Plainification lover at forbedre materielle bæredygtighed

Omfattende legering gør materialeudvikling mere afhængig af knappe ressourcer. Legerede materialer med komplicerede sammensætninger er også vanskelige at syntetisere og genbruge. Med øget legering, materialeomkostningerne fortsætter med at stige, mens ejendomsforbedringer udjævnes. Af disse grunde, materialers bæredygtighed, især metaller, har på det seneste fået mere og mere opmærksomhed.

I en undersøgelse offentliggjort i Videnskab , Prof. Li Xiuyan og Prof. Lu Ke fra Shenyang National Laboratory for Materials Science (SYNL), Institut for metalforskning fra det kinesiske videnskabsakademi foreslår forbedring af materialeegenskaber ved plainification, en metode til at skræddersy stabile grænseflader mellem korn i forskellige længdeskalaer ved at bruge færre eller ingen legeringselementer.

Plainification ville fremme materielle bæredygtighed ved at sænke omkostningerne til materialer, øget ressourceuafhængighed og forbedret materialegenanvendelighed.

Selvom det underliggende princip for klargøring er sundt, det står over for udfordringer på grund af den iboende ustabilitet af mikrostrukturer på nanometerskalaen, hvor egenskabsvariationerne er dramatisk øget.

Tidligere undersøgelser af Prof. Li Xiuyan og Prof. Lu Ke, udgivet hhv Videnskab i 2018 og Phys. Rev. Lett . i 2019, afslørede, at korn i nanostørrelse i rent kobber og nikkel fremstillet af plastisk deformation udviser bemærkelsesværdig termisk og mekanisk stabilitet mod forgrovning under en kritisk kornstørrelse, takket være en autonom korngrænserelaksation til lavenergitilstande, der undertrykker dislokationskernedannelse. En sådan stabilisering styrker metaller på en måde, der er forskellig fra, hvordan legeringer modstår dislokationsglidning.

Denne opdagelse giver nye muligheder for at udvikle stabile nanostrukturerede metaller og legeringer med nye egenskaber, som er grundlaget for afklaringsstrategien.

Som chefforsker, Prof. Li Xiuyan leder Key R&D-projektet om "afklaring af materialer med lavenergigrænseflader, ", som er blevet økonomisk støttet af Ministeriet for Videnskab og Teknologi (MOST) siden 2018.