高科技
王大发财 @ 2014.07.03 , 10:44
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。