Čelik je uobičajeni reper prema kome se poredi jačina metala, sa izrazom „jači od čelika“ koji se koristi da se opiše svojstva nekog materijala. Ali sada su istraživači sa državnog Univerziteta u Severnoj Karolini u SAD-u stvorili čelik koji je jači od čelika koristeći proces koji povećava žilavost različitih metala izmenom mikrostrukture unutar njih.
Inspirisani unutrašnjom strukturom kostiju i bambusa, a obe se mogu pohvaliti sa impresivnim odnosom snage i težine, istraživači su uspeli da povećaju snagu i žilavost metala dajući im ono što su naučnici nazvali „gradijentna struktura“. To je struktura u kojoj je veličina miliona čvrsto upakovanih zrna koje čine metal postepeno povećavaju ka dole u materijalu (ilustracija iznad).
„Sa sitnim zrnima na površini, metal je jači, ali takođe i manje rastegljiv - što znači da ne može da se isteže veoma daleko bez pucanja“, rekla je Ksiaolei Vu, profesorka nauke o materijalima na Institutu za mehaniku Kineske akademije nauka koja je sarađivala sa Juntai Žu sa Univerziteta u Severnoj Karolini.
„Ali, ako mi postepeno povećamo veličine zrna dublje u materijalu, može učiniti metal više rastegljivim“, nastavlja Vuova. „Vidimo slične varijacije u veličini i distribuciji strukture u poprečnim presecima kostiju ili bambusove stabljike. Ukratko, postepeni interfejs velikih i malih zrna čini materijal jačim i rastegljivijim, što je kombinacija karakteristika koja je nedostižna kod konvecnijalnih materijala.“
Oglas
Prilikom testiranja pristupa metode gradijentne strukture u različitim metalima, istraživači su bili u stanju da poboljšaju svojstva bakra, gvožđa, nikla i nerđajućeg čelika.
Oni su takođe testirali tehniku sa IF čelikom, koji kada mora da izdrži 450 megapaskala pritiska ima veoma malu duktilnost, što znači da može da se proteže samo na manje od 5 odsto svoje dužine pre pucanja. Dajući mu gradijentnu strukturu, tim je bio u stanju da stvori IF čelik koji je bio dovoljno jak da izdrži 500 megapaskala pritiska, a istovremeno bio dovoljno duktilan da se protegne do 20 odsto svoje dužine pre pucanja.
„Mi smatramo da je ovo uzbudljivi novi prostor za istraživanje materijala jer ima mnoštvo primena i može biti lako i jeftino ugrađeno u industrijskim procesima“, kaže Vuova. Tim takođe istražuje da li bi ovaj pristup mogao da dovede do materijala koji su otporniji na koroziju, habanje i zamor.
Istraživanje tima je u dva priloga, prvo koje je objavljeno u časopisu „Material Research Letters“, a drugo je bilo objavljeno u Spisima nacionalne akademije nauka.
