Elastischen Kunststoff: Hochenergie-Laser Warp Kupfer – dauerhaft (Op-Ed)

Dieser Artikel erschien ursprünglich in The Conversation. Die Publikation beigetragen zu LiveScience des Artikels Experten stimmen: Op-Ed & Einblicke.

Der genaue Druck, der dauerhaft Kupfer Kristallen ändert hat laut einer heute veröffentlichten Studie aufgezeigt worden.

Die Ergebnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift Science, zeigen, dass Kupfer komprimiert ist die mikroskopisch kleine Bausteine der Kristalle zwei Arten von Veränderungen unterzogen.

Ein besseres Verständnis für diese Änderungen ermöglicht es Wissenschaftlern, die Eigenschaften von komplexen Materialien beispielsweise in Flugzeugen, Autos und einige Maschinen zu optimieren.

Mit ultraschnellen Röntgendiffraktometrie, die Impulse der Röntgen-Sonden an extrem kurze Dauer und Intervalle erzeugt werden, feuerte die Forscher Hochenergie-Laser auf das Kupfer Kristalle, um sie zu komprimieren.

"Denken Sie an einen Hammer Druck auf die Kupfer Probe eine Million mal den atmosphärischen Druck, innerhalb von ca. 80 Trillionths einer Sekunde" Despina Milathianaki, sagte ein Wissenschaftler der Stanford University und der Studie führen Forscher.

Die Forscher nahmen dann Schnappschüsse der Kristalle sehr kurz hintereinander (120 Bilder pro Sekunde), um die Veränderungen genau zu beobachten, die auf atomarer Ebene aufgetreten sind.

In der Regel reagieren Materialien auf Kräfte von Stress durch Komprimieren und dann wieder in ihre ursprüngliche Form. Diese Antwort ist eine elastische Reaktion genannt und findet bis zu einem bestimmten Schwellenwert.

Sobald diese Schwelle erreicht ist, wird jede Änderung, die auf das Material jetzt tritt permanent. Dieses bekannt als die Kunststoff Antwort.

In dieser Studie beobachteten die Forscher genau die Art und Weise ein reines Kupfer Kristall deformiert unter Druck mit der Feststellung jede Verzerrung (das bücken, Strecken verdrehen oder ist) zu seinen regelmäßigen 3D Gitter von Atomen.

Tim Davis, principal Research Scientist der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik mit CSIRO, sagte, dass die Positionen der Atome aus den Weg in die Röntgenstrahlen Streuung von ihnen gearbeitet werden konnte.

"Wenn die Atome in einem regelmäßigen Muster sind, sehen Sie eine regelmäßige und symmetrische Muster von Röntgenstrahlen nach bestandener durch den Kristall. Kristall verzerrt, bewegen sich die Atome Weg von ihren regelmäßigen Positionen, die gilt als Verzerrungen in der Röntgen-Muster.

"Ein hoher Intensität Laserpuls angewendet auf den Kristall komprimiert sehr schnell nach dem wird es wieder in seine ursprüngliche Position, Frühling, also mit einer raschen Folge von Röntgenpulse die Forscher ermöglicht zu sehen, wie die Kupferatome rechtzeitig auf die Kompression reagieren und wieder in ihre normalen Position zu bewegen.

"Wenn die Atome über die Elastizitätsgrenze hinaus zu bewegen, sie können nicht mehr zurück in ihre normalen Position – die Kristallstruktur gebrochen ist."

Laut David Reis der Stanford University zum ersten Mal konnten Forscher an den elastischen Kunststoff Übergang in Echtzeit mit atomarer Skala Auflösung.

Unter der Leitung von Dr. Milathianaki, wurde die Studie von einem Team der wissenschaftlichen Mitarbeiter aus dem National Accelerator Laboratory Linac kohärentes Licht Quelle (LCLS) an der Stanford University und Mitarbeiter der Universität Oxford, Stanford University und Lawrence Livermore National Laboratory.

Amanda Barnard, Führer der CSIROs virtuellen Nanoscience Labor, sagte, dass die Methode verwendet werden könnte, zu prüfen, die Art der Materialermüdung und Korrosion – so dass Wissenschaftler um die Wirksamkeit von Schutzschichten in der Luft-und Raumfahrtindustrie verwendet.

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