Подписывайтесь на Газету.Ru в Telegram Публикуем там только самое важное и интересное!
Новые комментарии +

Создана модель, описывающая твердость и трещиностойкость материалов

Российские ученые предложили простую и точную модель для описания твердости и трещиностойкости материалов. Эти сложные для определения параметры – важные характеристики материалов. Модель связывает их с легко измеряемой упругостью и может использоваться для прогнозирования свойств еще не полученных веществ и, в отличие от других моделей, подходит для материалов-ауксетиков с необычной реакцией на растяжение. Результаты работы опубликованы в Journal of Applied Physics. Исследования поддержаны грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда по поддержке лабораторий мирового уровня.

Твердость (устойчивость тела к вдавливанию или царапанию) и трещиностойкость (способность сопротивляться распространению трещины) — важнейшие свойства материалов, использующихся в технике и науке. Тем не менее, их теоретическое предсказание на основе кристаллической структуры до недавнего времени считалось невозможным. Китайскими учеными было предложено несколько способов описания твердости и трещиностойкости. Модели основывались на том, что эти свойства связаны с упругостью через кристаллическую структуру вещества, а измерить и описать упругость гораздо проще. Но все они имели ряд ограничений и включали в себя зависящие друг от друга переменные, которые не позволяли корректно описать эти свойства.

«Нам удалось повысить точность моделей твердости и трещиностойкости за счет перехода к новым, более независимым друг от друга, координатам, что делает эти модели более универсальными. Зачем это нужно? Важно уметь предсказывать твердость, когда мы ищем материалы для бурения, металлообработки или машиностроения. Трещиностойкость важна, когда требуется материал для стекол автомобилей, смартфонов, бронежилетов, — рассказывает руководитель проекта Артем Оганов, доктор физико-математических наук и профессор Сколковского института науки и технологий. — Теперь сложные свойства оказываются достаточно простыми для теоретического описания. Зная всего лишь кристаллическую структуру, мы, еще не видя материал, можем сказать, какой твердостью и трещиностойкостью он будет обладать. Решающий вклад в эту работу внес магистрант Сколковского института Ефим Мажник».

В формулах новой модели участвуют физические величины, описывающие упругость: модуль Юнга и коэффициент Пуассона. Модуль Юнга отражает способность материала сопротивляться растяжению и сжатию при упругой деформации, описывает общую прочность химических связей. Коэффициент Пуассона характеризует природу и структуру вещества. Эти параметры практически не зависят друг от друга, что повышает точность модели. Ее достоверность была подтверждена экспериментально, ученые также использовали ее для прогнозирования твердости и трещиностойкости материалов с неизвестными ранее свойствами. Кроме того, данная модель стала единственной способной описать твердость ауксетиков — материалов, которые при растяжении не становятся тоньше, как, например, резина, а, наоборот, утолщаются. Это происходит из-за того, что в нерастянутом состоянии их структурные элементы сложены, а при растяжении они расправляются и увеличиваются в размерах. К таким материалам относится пирит, бумага, некоторые органические полимеры и даже сухожилия.

Новости и материалы
Гоген Солнцев пожаловался на угрозы от Пугачевой по телефону
Светлана Лобода показала фигуру в топе и шортах на тренировке
Райан Рейнольдс признался, что Мадонна помогла на съемках «Дэдпула и Росомахи»
Ида Галич познакомила бывшего возлюбленного с новым избранником
Генич заявил, что не понимает трансфер Чалова в ПАОК
РФ подняла истребители для опознавания воздушной цели над Баренцевым морем
Девушка, отправившая поклонника в нокаут, оказалась бойцом ММА
Россиянам рассказали, как выбрать Nissan Note за 600 тысяч рублей
Россиян предупредили об опасном последствии падения цен на недвижимость
В США предсказали катастрофические последствия возможной войны с РФ
Звезда «Слова пацана» пожаловался на усталость: «Хочется смотреть в потолок»
Дженнифер Лопес сняла колье с инициалами Бена Аффлека после слухов о разводе
В очереди к Крымскому мосту скопились сотни автомобилей
Военный эксперт заявил об огромных ежедневных потерях ВСУ
Белла Хадид подаст в суд на Adidas после скандальной рекламы
Французский политик заявил, что вывел бы Францию из НАТО
Бойцы ВС РФ без бронежилетов вынесли слепую женщину из-под обстрелов ВСУ
Подпольщик рассказал о процветающей в рядах ВСУ безнаказанности
Все новости