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

18859Критическая уязвимость в устаревших видеорегистраторах Digiever стала целью для ботнетов... 18858Злоумышленники активно эксплуатируют пятилетнюю уязвимость Fortinet для обхода... 18857«Джеймс Уэбб»: путешествие от тропических лесов к краю времени 18856Почему нотаризация Apple не смогла остановить новый шпионский инструмент MacSync? 18855Как обнаружение скелета Люси возрастом 3,2 миллиона лет изменило понимание человеческой... 18854Действительно ли первая рождественская ночь была тихой, или Иисус родился в эпоху... 18853Первая в истории потенциальная суперкилоновая: открытие уникального гибридного взрыва... 18852Откуда взялась необъяснимая планета с атмосферой из сажи и алмазов, которую обнаружил... 18851Станет ли интернет зомби-апокалипсисом и почему доверие превращается в самую дорогую... 18850Оккультная одержимость Уильяма Батлера Йейтса как главный источник его поэтического... 18849Лучшие небесные объекты для зимних наблюдений в бинокль в сезоне 2025–2026 годов 18848Революция в палеогенетике и чтение днк из древних пещерных отложений 18847Анализ крови вместо скальпеля: потенциал и риски мультираковой ранней диагностики 18846Почему непроходимость уретры придала мочевому пузырю пациента из Нигерии форму... 18845Комиссия по ценным бумагам США пресекла мошенническую схему с криптовалютами и...