在鉆石中傳播的缺陷速度超過音速

材料缺陷不要總是導(dǎo)致崩潰。它們有時可以使它們變得更強(qiáng)大。

正如你所想象的那樣，對于科學(xué)家來說，知道它會是什么是很重要的?，F(xiàn)在，一項新的研究通過跟蹤微小裂縫的傳播速度，為這些差異提供了一些重要的見解。

來自幾個國際機(jī)構(gòu)的研究人員能夠記錄線性缺陷——或脫位– 通過鉆石的傳播速度超過音速;研究結(jié)果也應(yīng)該適用于其他重要材料，改進(jìn)模型地震到飛機(jī)。

“到目前為止，還沒有人能夠直接測量這些位錯在材料中傳播的速度。說來自斯坦福大學(xué)的材料科學(xué)家Leora Dresselhaus-Marais。

Dresselhaus-Marais和她的同事使用強(qiáng)激光驅(qū)動沖擊波穿過人造金剛石的微小晶體，監(jiān)測由此產(chǎn)生的變形，低至十億分之一秒。X射線自由電子激光.

穿過材料的初始波是有彈性的，原子在通過時會反彈回原位。第二種是塑性波，鉆石中原子的圖案被永久移位。這些脫位導(dǎo)致所謂的堆疊故障，其中晶格層沒有按照應(yīng)有的方式排列。

當(dāng)錯位相遇時，它們可以相互吸引或排斥，這反過來又會造成更多的錯位。了解這些相互作用以及這些相互作用的速度對于弄清楚材料將如何對壓力做出反應(yīng).

“如果一種結(jié)構(gòu)材料由于其高失效率而比任何人預(yù)期的災(zāi)難性失效都要嚴(yán)重，那就不是那么好了，”說來自日本大阪大學(xué)的材料科學(xué)家片桐健人?！拔覀冃枰嗟亓私膺@種類型的災(zāi)難性失敗。

實際上有兩種類型的聲波穿過固體：較慢橫向聲波，由材料阻力產(chǎn)生，并且速度更快縱波類似于在空中移動的那些。

實驗表明，位錯在金剛石中的傳播速度比橫向聲波快。下一步是進(jìn)行測試，看看它們是否能擊敗縱向聲波，這需要更強(qiáng)的聲波激光脈沖.

了解所有這些對于試圖計算材料在以下情況下可能發(fā)生的反應(yīng)的科學(xué)家來說是一個巨大的幫助強(qiáng)大的力量.在此之前，超音速缺陷只是在理論上建模。

“了解晶體中位錯遷移率的上限對于在極端條件下準(zhǔn)確建模、預(yù)測和控制材料的機(jī)械性能至關(guān)重要，”研究人員寫在他們發(fā)表的論文中。

該研究已發(fā)表在科學(xué).

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