扩大材料性能信封通过控制接口欧洲杯足球竞彩

材料的性能信封限制的技术可以完成,例如在能源应用程序:从欧洲杯足球竞彩蒸汽发生器和电池到高压电线和核反应堆,更好的材料转化为更清洁、更安全,更便宜的能源。我们怎么调整物质需求,而不是受制于可用是什么?一种方法是利用无处不在,但迄今为止未得到充分利用,组件发现在大多数工程材料:接口。欧洲杯足球竞彩

虽然接口组成的不到0.01%的体积与微米大小的颗粒多晶固体,他们发挥决定性的作用在决定他们的机械、电气、热、扩散性质^1、2。教科书通常接口示意图描绘成二维和构图突然。这种简化方便,经常是必要的,但从根本上错误的:在原子层面上,接口结构本质上是3 d,往往复杂,偶尔很漂亮(图1)。

图1所示。30°的{111}扭转晶界在铜似乎仅仅是平面看侧面(A),但揭示了平面(b)观看一个非常复杂的结构时,原子是由当地的压力。

界面结构控制接口的属性。例如,平底渔船creep-a形式的缓慢,低温deformation-arises界面扩散和界面滑动之间的竞争。这些行为都是对界面结构以及高度敏感的属性界面点缺陷。因其易受腐蚀和脆化、接口和界面裂纹的相互作用往往积极控制材料性能的化学环境。

在纳米晶体固体原子位于或接近接口占15 - 30%的材料,可能完全控制其行为,导致戏剧性的效果,如高强度、超塑性、抑制疲劳。例如,滑动的接口之间的竞争和能力陷阱,成核,和传输晶体缺陷叫做混乱决定,减小晶粒尺寸,纳米晶体材料的强度降低³,饱和烃⁴,或者不断增加⁵。

而界面的原子尺度的结构和成分的重要性已经欣赏了几十年,我们探索他们的能力是有限的。这种情况正在发生变化:由于改进的表征和建模技术,完整的三维原子结构接口现在可以研究以前所未有的细节和精度及其对性能的影响评估⁶。定量组织性能关系为特定的接口现在可以被开发,类似于之前的单晶。

除了其内在的科学兴趣,界面组织性能的关系可能颠覆性技术的应用程序。最近的研究在新结构金属尤其是旨在利用接口通过微观结构工程的影响⁷,如提高镀层耐磨性的合金⁸在磁控管气急败坏的纳米复合材料辐射损伤愈合⁹,或者减少氢脆敏感性¹⁰。定量组织性能关系接口可以猜测出这些努力,推动材料科学的过渡从无计划的材料欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球发展第一原理材料欧洲杯足球竞彩设计。

在这个功能中,我描述三个例子的研究,旨在扩大材料性能信封通过量子设计接口。欧洲杯足球竞彩这项工作进行合作与辐照材料中心和机械极端(CMIME),能源前沿研究中心由美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室。欧洲杯足球竞彩

治疗辐射伤害

辐射损伤的主要形式是个体和集群空缺和插页式广告过程中产生高能粒子之间的碰撞和目标原子。欧洲杯猜球平台这些缺陷会导致随后的扩散和集群的一些形式的辐射诱导退化¹¹。当一个空位和间隙的方法对方足够密切,然而,他们接受相互复合,辐射损伤“愈合”。提高这一过程是一个战略改善晶体材料的辐射抗性。欧洲杯足球竞彩

一些接口是高效的下沉和复合站点辐射诱导点缺陷¹²。我们已经表明,最大化的密度界面的材料可能同时抵消许多形式辐射诱导退化,但前提是这些接口有足够的水槽效率高¹³。水槽效率取决于界面结构和职位空缺和插页式广告被困在接口的属性,这是反过来的功能界面结晶学,加工历史,和相邻材料的属性。欧洲杯足球竞彩因此,接口可能为辐射电阻通过明智地选择这些参数水槽效率最大化¹⁴。

稳定植入氦

阿尔法粒子是氦欧洲杯猜球平台(他)核核反应产生的几种。长期接触材料的阿尔法粒子因此导致大量的植入,这是一个'关心未来的融合和快中子裂变反应堆欧洲杯猜球平台。然而,我们发现,一些接口可能根据陷阱他稳定的形式,防止他引导退化¹⁵。这些接口的结构由数组平行线缺陷叫做混乱¹²。十字路口之间的这些混乱的首选诱捕地点他并确定多少可能存储在这样的一个接口¹⁶。

基于这些观点,我们可能会设想新方法如何设计接口管理他植入结构材料。欧洲杯足球竞彩例如,通过控制不合群错位交叉口的分布在一个接口中,泡沫或泡沫核可能是模板化所需的间距¹⁷。间距可能优化的方法来实现所需的行为,如最大化或最小化他存储或影响界面力学性能。

使材料包含设计欧洲杯足球竞彩师接口

合成具有所需的属性的接口的关键在于控制材料的形态不是单个原子的水平,但在个人的层面上水晶谷物。欧洲杯足球竞彩颗粒大小,反过来,跨度从单一纳米到几厘米或更大。的一个例子晶粒排列或“组织”如何影响属性可以出现在两种金属复合材料:铜(铜)和铌(Nb)。根据热力学,这两个金属非混相。因此,如果他们被迫在一起,他们应该独立,就像水和油混合后分开。这的确是在大多数情况下会发生什么。如果铜和Nb排列成互层,然而,他们不独立,即使方法单一的纳米层的厚度。热力学的明显矛盾的原因是在稳定的分层组织对高温引起的扰动¹⁸,辐射⁹,或机械变形¹⁹。

有趣的是,合成材料微观结构控制的一种方法是,再一次,使用接口。欧洲杯足球竞彩在一个类称为“严重塑性变形”的处理方法(SPD),接口可以作为“看门人”,控制创建、湮没,混乱的传播。interface-dislocation交互的一种改进的理解可能因此允许更好地控制材料微观结构的综合使用各种社民党的方法欧洲杯足球竞彩^20、21。

引用

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