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

18910Насколько хорошо вы знаете географию и природу первого национального парка йеллоустоун? 18909Как стремление к механической объективности в ранней астрофотографии скрывало... 18908Почему обновленные тактики Transparent Tribe и Patchwork угрожают кибербезопасности в... 18907Почему священное озеро хилук в Канаде покрывается разноцветными пятнами из минералов? 18906Почему рост инвентаря активов не снижает риски и как на самом деле измерять окупаемость... 18905Как киберпреступники использовали Google Cloud Application Integration для обхода систем... 18904Почему эволюция лишила человека способности управлять пальцами ног по отдельности, как... 18903Как нестандартная архитектура браузера Adapt и оптимизация рабочих процессов решают... 18902Как средневековые писательницы разрушили мужской миф о дружбе как зеркальном отражении? 18901Где искать на небе уникальное волчье суперлуние в соединении с Юпитером в начале 2026... 18900Ботнет RondoDox атакует 90 тысяч серверов через критическую уязвимость React2Shell 18899Что приготовила луна на 2026 год: когда наблюдать 13 полнолуний, кровавое затмение и... 18898Глобальная кампания кибершпионажа DarkSpectre скомпрометировала миллионы браузеров в... 18897Действительно ли человечеству необходимо колонизировать другие миры? 18896Особенности наблюдения метеорного потока квадрантиды в условиях январского полнолуния