یک تیم تحقیقات بین‌المللی نشان دادند که وجود ساختار نانودوقلو در فلز می‌تواند میزان خستگی را در آن به شدت کاهش دهد. این یافته می‌تواند برای تولید فلزات با استحکام بالا مورد استفاده قرار گیرد.
ساختار نانودوقلو موجب کاهش خستگی فلزات می‌شود
محققان دانشگاه براون با همکاری پژوهشگرانی از آکادمی علوم چین نشان دادند که با نانودوقلوسازی در ساختار فلز می‌توان خستگی را در آن کاهش داد.
این گروه تحقیقاتی نشان دادند، زمانی که مرزهای دانه در مقیاس اتمی به صورت مکمل با هم جفت می‌شوند و اصطلاحا نانودوقلو ایجاد می‌شود، میزان خستگی در فلز کم می‌شود. در این ساختارها نانودوقلوها به صورت پیوندهای خطی موسوم به تغییر شکل گردنبند مرتبط در آمده به‌صورتی که نابجایی‌ها به شکل موازی هم قرار می‌گیرند و یکدیگر را بلوک نمی‌کنند. در چنین شرایطی میزان خستگی کاهش می‌یابد.
هواجیان گائو از دانشگاه براون می‌گوید: «در مواد معمولی آسیب‌های خستگی تجمع می‌یابند که دلیل این امر آن است که نابه‌جایی‌ها با هم درگیر می‌شوند. اما در فلزات دارای ساختار دوقلو، نابجایی گردنبندی کاملاً سازمان‌دهی شده و پایدار است. بنابراین وقتی که فشار از روی فلز برداشته می‌شود، نابه‌جایی‌ها متجمع نشده و آسیبی به ساختار فلز وارد نمی‌شود.»
این گروه تحقیقاتی با استفاده از نمونه مس آبکاری شده حاوی ساختارهای دوقلو، آزمایش‌های مختلفی انجام دادند تا نشان دهند که کشیدگی و فشردگی در دامنه‌های مختلف چه بر سر فلز می‌آورد. نتایج یافته‌های محققان نشان دادند که فشار وارد شده به مس دارای ساختار نانودوقلو به سرعت پایدار می‌شود و اگر بار دیگر این آزمایش انجام شود، بازهم ساختار همین رفتار را نشان می‌دهد.
در حالی که خستگی فلز درون دانه بلور کاهش یافته است، آسیب هنوز در محل مرز دانه‌ها جمع می‌شود. با این حال اثر خستگی به شدت کاهش یافته و فلز از دوام بیشتری برخوردار می‌شود.
محققان امیدوارند که با استفاده از این یافته بتوانند فلزاتی بسازند که دوام و استحکام بالاتری داشته باشند. در حال حاضر ۹۰ درصد از آسیب‌ها و اشکالات ساختاری وارد شده به فلزات از طریق خستگی اتفاق می‌افتد. درصورت تجاری‌سازی این یافته می‌توان استحکام فلزات را بهبود داد.
نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در نشریه Nature به چاپ رسیده است.
