Ученые из Токийского столичного университета создали новую модель неупорядоченных материалов, чтобы изучить, как аморфные материалы сопротивляются нагрузкам. Они представили группы атомов и молекул в виде сфер с разной степенью мягкости. Подвергнув модель нагрузке, они обнаружили неожиданные различия между более твердыми областями и местами концентрации сил, причем области между такими областями «затвердевали», образуя вытянутые „силовые цепи“. Полученные результаты позволяют по-новому взглянуть на разработку более совершенных материалов. Когда речь идет о создании твердых материалов, недостаточно просто использовать твердые ингредиенты. Например, когда бетон разрушается во время землетрясений, возникающие силы концентрируются в определенных местах, что приводит к образованию трещин. Известно, что передача сил через аморфные твердые тела, такие как бетон и цемент, происходит по четко определенным путям, известным как «силовые цепи». Расшифровка этих цепочек поможет понять, как такие твердые тела ведут себя под нагрузкой, но пока неизвестно, как они возникают и как связаны со свойствами материала. Это вдохновило группу исследователей из Токийского столичного университета под руководством профессора Рея Куриты на создание простых и легкодоступных моделей аморфных материалов, которые могли бы научить нас тому, как формируются силовые цепочки. Вместо того чтобы просто моделировать движение всех атомов в материале, они решили представить группы атомов сферами с различной жесткостью, отражающими реакцию этих групп на силы. Исследуемые материалы характеризовались тем, насколько сильно варьировалась жесткость в пространстве и насколько широким был спектр твердых и мягких областей. Деформируя массив хлюпающих частиц, ученые сначала выясняли, коррелирует ли локальная жесткость с передачей силы по цепи. Изначально казалось, что существует четкая корреляция между более жесткими областями и силовыми цепями. Однако дальнейший анализ показал, что силовые цепи по своей форме больше похожи на струны и не так хорошо коррелируют с изолированными жесткими участками. Чтобы понять это несоответствие, команда исследовала более простую модель из двух жестких областей, разделенных более мягкой областью, и обнаружила, что более мягкая область становится плотнее, создавая большие силы, необходимые для поддержания цепочки. Это первый взгляд на фундаментальную механику того, как соединяются силовые цепи. Но как эти вариации влияют на свойства материала? Оказалось, что большие вариации мягкости и более широкие области «мягкое/твердое» приводят к неизменно более мягким материалам, как и большие вариации локальной плотности. Можно сделать вывод, что даже при одинаковых строительных блоках аморфные материалы с более равномерной жесткостью дают более твердый материал за счет более равномерного распределения силовых цепей. Хотя возникновение вариаций жесткости в реальных материалах остается неизученным, команда надеется, что их новая модель и механизм проложат путь к разработке принципов создания более совершенных материалов. Результаты опубликованы в издании Scientific Reports. 04.05.2024 |
Хайтек
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику | |
Электроны вращаются без электрического за... |
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ | |
Новый программный комплекс представили ученые ... |
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью | |
Методику создания синтетических данных для&nbs... |
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi | |
Морская нержавейка, или сталь 316LSi, шир... |
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей | |
Новый сплав на основе алюминия создали ис... |
В НГУ разработали первые фильтры для технологии связи 6G | |
Уникальные фильтры для импульсной терагер... |
Nat. Nanotechnol: Разработан самоочищающийся электрод для синтеза пероксидов | |
Пероксиды металлов — MO₂, M=Ca, Sr,... |
В СПбГУ создали новые биоактивные молекулы с помощью золотого катализатора | |
Метод соединения двух простых веществ с п... |
AFM: Разработан материал для поглощения электромагнитных волн широкого спектра | |
Ультратонкий пленочный композитный материал, с... |
PRL: Доказана возможность открытия новых сверхтяжелых элементов | |
Уран — самый тяжелый из извест... |
NE: Новый жидкостный акустический датчик распознаёт голоса в шумной обстановке | |
Инженеры разработали множество сложных датчико... |
Science: Новый метод спектроскопии раскрывает квантовые секреты воды | |
Вода — это жизнь. Но водо... |
В ИРНИТУ создали первую партию инклинометров и объединили их в умную сеть | |
Сотрудники Центра маркшейдерских и геодез... |
Ученые УУНиТ создали первый отечественный станок для сухого электрополирования | |
Ученые Уфимского университета науки и тех... |
Ученые КФУ выяснили, как дефекты в полупроводниках влияют на свет | |
Физическая модель, которая описывает взаимодей... |
Новый метод синтеза лекарств открыли российские химики | |
Новый метод синтеза производных пирролизидина ... |
Advanced Materials: Созданы волокна в одежду для питания смартфона от тепла тела | |
Термоэлектрический материал, который можно исп... |
Ultrafast Science: Ученые успешно ускорили идентификацию молекул лазером | |
В 100 раз ускорили измерения спектроскопи... |
В УрФУ разработали технологию 3D-печати из жаропрочных титановых сплавов | |
Технологию создания жаропрочных сплавов на&nbs... |
Ученые ЮУрГУ предложили уникальную технологию повышения надежности сварки | |
Уникальную технологию повышения надежности сва... |
В Томском университете создали интегральные схемы для российских РЛС | |
Первый российский комплект интегральных схем д... |
Российские ученые приблизились к созданию искусственной сетчатки | |
Оптоэлектронный синапс — мемристор ... |
Экологичная замена полиэтиленовым упаковкам разработана в МГУ | |
Биоразлагаемый полимер — полипропил... |
CS: Создана технология производства компонентов для шампуней и лекарств | |
Исследователи из России и Китая разр... |
APN: Фотонные вычисления помогут продвинуться в области аналоговых вычислений | |
Дифференциальные уравнения с частными про... |
Ученые НИТУ МИСИС разработали магнитные микропровода для имплантатов и датчиков | |
Новые ультратонкие аморфные микропровода, кото... |
NP: Открыт новый метод, предлагающий решения для сложных задач визуализации | |
Новый метод вычислительной голографии позволяе... |
В Пермском Политехе усовершенствовали алгоритм оценки состояния оборудования | |
Для оценки состояния оборудования или все... |
NP: Создана фотонная решетка, способная манипулировать квантовыми состояниями | |
Синтетическую фотонную решетку, которая может ... |
Physical Review C: Синтезирован новый изотоп плутония | |
Физики из Китая выяснили, что период... |