Ssylka

Возможно ли предсказать прочность материала без сложных вычислений?

Современная промышленность остро нуждается в новых сверхпрочных материалах, способных выдерживать экстремальные нагрузки и сохранять свои свойства в различных условиях. Разработка таких материалов — сложный процесс, требующий не только понимания их структуры, но и точного предсказания механических свойств, таких как твердость. Твердость, определяющая устойчивость материала к деформациям и повреждениям, измеряется путем вдавливания в него индентора, и является критически важным показателем. Новые модели твердости могут стать ключом к созданию более прочных и долговечных изделий.
Возможно ли предсказать прочность материала без сложных вычислений?
Изображение носит иллюстративный характер

Традиционные методы, использующие химические связи, ионизацию, электроотрицательность и модули упругости, часто оказываются недостаточно точными и сложными в применении. Ученые из Сколковского института науки и технологий (Сколтех) представили новый, физически интуитивный подход к этой задаче. Исследовательская группа, в составе которой аспирант Фаридун Джалолов и профессор Александр Квашнин, разработала модель, способную предсказывать твердость материала, основываясь на всего двух параметрах: модуле сдвига и производной модуля объемного сжатия по давлению.

Модуль сдвига характеризует сопротивление материала деформациям сдвига, а производная модуля объемного сжатия по давлению отражает влияние температуры на твердость. Оба эти параметра могут быть получены как путем простых расчетов, так и экспериментально, что делает новую модель очень удобной для практического использования. В отличие от существующих методов, модель учитывает пространственную зависимость (анизотропию) твердости, обусловленную модулем сдвига, а также влияние температуры, благодаря производной модуля объемного сжатия по давлению. Модель оказалась точной не только для обычных твердых, но и для сверхтвердых материалов.

Эффективность новой модели подтверждена экспериментальными данными и результатами моделирования с применением машинного обучения. Для проверки точности модели исследователи использовали такие материалы, как диборид рения (ReB2) и карбид бора (B4C), известные своей высокой твердостью. Результаты, полученные с помощью новой модели, полностью совпали с экспериментальными измерениями, что подтверждает ее высокую точность и надежность.

Работа, озаглавленная «Физически интуитивная анизотропная модель твердости» ("Physically intuitive anisotropic model of hardness"), была опубликована в 2024 году в журнале Physical Review Materials (DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.8.123601) и размещена в архиве препринтов arXiv (DOI: 10.48550/arxiv.2412.). Это исследование открывает новые перспективы для быстрой и точной оценки твердости новых материалов, что является важным шагом на пути создания более прочных и долговечных изделий в различных отраслях промышленности.

Этот прорыв в области материаловедения дает возможность не только ускорить разработку новых материалов, но и снизить затраты на их тестирование. Ученые надеются, что их разработка станет важным инструментом для инженеров и материаловедов по всему миру. Новая модель твердости от Сколтеха – это формула и новый взгляд на свойства материалов, делающий их предсказуемыми и управляемыми.


Новое на сайте

18791Почему на склоне холма в Линкольншире был зарыт уникальный клад англосаксонского золота? 18790Почему «снежная каша» в недрах титана может оказаться лучшим местом для жизни, чем... 18789Почему истинное понимание сложных когнитивных функций мозга требует выхода науки за... 18788Шерстяная одежда жертв Везувия оживила споры о дате гибели Помпей 18787Способна ли контекстная киберразведка превратить работу SOC из реагирования на инциденты... 18786Тысячи пользователей Firefox стали жертвами скрытой вредоносной кампании GhostPoster 18785Древние пчелы использовали кости мертвых грызунов для создания многоуровневых гнезд 18784Как устроен обнаруженный учеными навигационный «тумблер» в мозгу и поможет ли он в... 18783Что скрывали под водой руины солнечного храма фараона ниусера и обнаруженный там... 18782Что рассказала астрономам самая далекая сверхновая GRB 250314A? 18781Как злоумышленники захватывают облака AWS для майнинга всего за 10 минут? 18780Космическая бабочка региона Idaeus Fossae как доказательство водного прошлого Марса 18779Феноменальный взлет стартапа Mercor до оценки в 10 миллиардов долларов за счет... 18778Внедрение защиты данных и конфиденциальности непосредственно в процесс написания... 18777Критический обход аутентификации SAML SSO в устройствах Fortinet FortiGate под активной...