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

19092Древние фракийцы почитали собачье мясо как ритуальный деликатес 19091О чем расскажет уникальный инструмент из кости слона возрастом 480 000 лет? 19090Спонтанное формирование личности искусственного интеллекта на основе потребностей и... 19089Почему появление миллиона гуманоидных роботов Optimus угрожает нашей способности понимать... 19088Почему наш мозг намеренно скрывает от нас собственный нос? 19087Почему CISA экстренно внесла критическую уязвимость VMware vCenter Server в каталог... 19086Почему наука окончательно отвергла ледниковую теорию перемещения камней Стоунхенджа? 19085Превращение легального IT-инструментария в бэкдор через фишинговую кампанию Greenvelope 19084CISA обновляет каталог KEV четырьмя критическими уязвимостями с директивой по устранению... 19083Как найденные в Бразилии древние гарпуны опровергли теорию о полярном происхождении... 19082Стратегия выбора идеального осушителя воздуха для любых домашних условий 19081Геологические свидетельства подтвердили существование обширного древнего океана в... 19080Масштабная фишинговая кампания против энергетического сектора и эволюция техник... 19079Экспериментальная терапия «губкой боли» восстанавливает хрящи и блокирует сигналы... 19078Сможет ли новая таблетка Wegovy заменить инъекции для лечения ожирения?