@ 2014.07.03 , 10:44
15

模拟竹子和牙齿结构开发的新型理想钢材

[-]

人类的牙齿和竹子,这两样东西看起来都没有钢板耐用。但是,一系列最新实验发现,模拟牙齿和竹子结构制造的钢材,不但耐久性更好,强度也更大。

某中美联合化学研究团队制造出了一种特殊微结构钢材,灵感就来自于牙齿和竹子。这种新钢材是一种更富弹性,更能承受应力的新型钢材,炼钢厂需要钢材同时具备优良的弹性和应力耐性,钢材要能够承受大应力,但是如果应力接近极限,钢材必须能够稍稍弯曲,这样工程师就有足够时间在钢材失效之前进行修复,不至于突然断裂造成事故。

新型钢材的表层微粒直径为96纳米,也就是一层纸厚度的1/1000。表面的微粒比较小,但是越深入钢材,颗粒就会越大,在钢材的核心部分,钢微粒的大小达到了35微米,是表层微粒的300倍。钢材的厚度只有1毫米。当然这种从小到大的变化是两面都有的。

表面的小颗粒让钢材更硬,深层的大颗粒让钢材能够弯曲。其实许多自然界中的东西,也具有这种从表面到中心的粒度过度。这种过度可以帮助抵抗应力。

通过对比,研究人员用粒度渐变结构制作出了一块理想钢材,可以承受500Mpa的压力的同时,长度可以延展20%而不断裂。

研究人员希望可以用这种结构,制造出耐腐蚀、耐磨损和抗疲劳程度高的钢材。

“我们觉得这是材料研究领域激动人心的新天地,这种结构的用途很广,只需要简单的改造就可以应用于工业生产,而且改造成本也不高。”研究团队的吴研究员说。

中美联合团队将他们的发现发表在《Materials Research Letters》和《美国国家科学院院刊》上。

不过说起粒度渐变,几年前就有材料科学家和化学家对铜和不锈钢进行过类似处理,同样发现这样可以提高钢材的强度和韧性。

本文译自 Popsci,由译者 王大发财 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


给这篇稿打赏,让译者更有动力
支付宝打赏 [x]
您的大名: 打赏金额:

4.6
赞一个 (0)

TOTAL COMMENTS: 15+1

  1. 2461923

    GEP算法就是让机器的创造力超越人类的唯一之路

    [15] XX [2] 回复 [0]
  2. Rorschach
    @3 years ago
    2461929

    感觉再煎蛋看到了不少这些新材料的报道,但是到底有没有应用在我们的生活中呢

  3. 高能小宇宙
    @3 years ago
    2461931

    看来各类工程学科,归根结底是仿生学啊~

    [49] XX [2] 回复 [0]
  4. 宝霖
    @3 years ago
    2461938

    最后一段给人的感觉是骗经费系列

  5. porrai
    @3 years ago
    2461982

    这绝逼是做刀具的好材料啊

    [14] XX [0] 回复 [0]
  6. 神响
    @3 years ago
    2462021

    其实太空起步时代大力宣传的泡沫钢以及蜂窝铝型材。。。都是差不多的。

  7. 神响
    @3 years ago
    2462029

    其实还有低压环境中发泡的吸能轻量化钢,因为在真空零重力环境中一点点气体就能使钢材发泡得很好,然后到了正常气压下,钢材里的泡泡空间压强比大气压小,所以通过组合排列可以将冲击力擦弹到旁边,还有良好的隔热性能。其实就是回收式航天器上用的。

  8. 追马
    @3 years ago
    2462041

    牙齿和竹子让我联想到了熊猫

    [11] XX [0] 回复 [0]
  9. 白暮干雨
    @3 years ago
    2462121

    提升屈服点,提高抗拉极限,延长伸长率。

  10. 魔鬼的左脸
    @3 years ago
    2462132

    这种控制晶粒大小梯度需要什么样的处理工艺啊。。。。毕竟从技术角度上来说能实现的东西很多,从工程角度上可行么。。

  11. race2fly
    @3 years ago
    2462731

    @魔鬼的左脸: 温度曲线变化着淬火吧

  12. someione
    @3 years ago
    2462944

    老祖宗用淬火实现这种结构

  13. 路过
    @3 years ago
    2463132

    @someione: 这是两码事儿吧。

  14. zqusky
    @3 years ago
    2466303

    这东西的弹性模量也是随材料厚度变化的么?这不是玩死人么?

  15. 老蛋
    @1 year ago
    3205277

    这不就是表面硬化么,喷丸或者表面淬火就是这样的啊

发表评论


24H最赞