Ar žinojote, jog paprastų dabartinių šeimyninių automobilių kėbulas yra sudarytas iš 193 skirtingų plieno rūšių? Kiekvienai automobilio daliai kruopščiai parenkama atitinkama rūšis, mat labai svarbu, jog dėl mažesnių kuro sąnaudų konstruojama mašina būtų kuo lengvesnė, tačiau tuo pačiu būtų pakankamai tvirta, kad galėtų apsaugoti keleivius galimos avarijos metu.
Ar žinojote, jog paprastų dabartinių šeimyninių automobilių kėbulas yra sudarytas iš 193 skirtingų plieno rūšių? Kiekvienai automobilio daliai kruopščiai parenkama atitinkama rūšis, mat labai svarbu, jog dėl mažesnių kuro sąnaudų konstruojama mašina būtų kuo lengvesnė, tačiau tuo pačiu būtų pakankamai tvirta, kad galėtų apsaugoti keleivius galimos avarijos metu.
Visai neseniai mokslininkai pradėjo domėtis itin tvirtais nanostruktūriniais metalais, kurie leistų dar labiau sumažinti automobilių svorį ir padidintų keleivių apsaugą nelaimingų atsitikimų metu. Nors šio pobūdžio tyrimai atliekamai laboratorijose visame pasaulyje, jaunam doktorantui iš Danijos technikos universiteto Riso medžiagų tyrimų padalinio pavyko gerokai pasistūmėti į priekį kitų tyrėjų atžvilgiu. Naujai atrastas reiškinys galėtų paspartinti praktinį tvirtųjų nanometalų taikymą. Jaunojo tyrėjo ir dviejų jo kolegų bendras darbas išspausdintas „Proceedings of the Royal Society“ žurnale.
Pagrindinis mokslininkų grupelės tyrimų tikslas buvo nustatyti naujųjų nanostruktūrinių metalų stabilumą. Nors šios medžiagos iš tikrųjų yra itin tvirtos, jos turi polinkį suminkštėti netgi esant žemoms temperatūroms. Tokį elgesį nulemia tai, kad nanostruktūrinių metalų mikroskopiniai grūdeliai nėra stabilūs. Jaunojo doktoranto Tianbo Ju (Tianbo Yu) atradimas atskleidžia nestabilumo priežastis.
Smulkioji nagrinėjamos medžiagos sandara yra sudaryta iš daugybės mažyčių metalo grūdelių. Ribos tarp šių metalo grūdelių gali kisti netgi kambario temperatūroje. Tuo pačiu metu struktūra tampa šiurkštesnė, todėl atitinkamai sumažėja nanometalo tvirtumas. T. Ju pavyko parodyti, kad grūdelių ribojimosi paviršių galima užfiksuoti, kuomet medžiagoje yra mažų dalelių. Be to, šį sprendimą įmanoma įgyvendinti technologiškai. Būtent tai leidžia automobilių dalis konstruoti iš nanometalų.
„Mes bendradarbiaujame su danų kompanijomis, kad sukurtume lengvas ir tvirtas aliuminio medžiagas, kurias būtų galima naudoti gaminant lengvas transporto priemones, atitinkančias ypatingus saugumo reikalavimus, – pasakoja Danijos technikos universiteto Riso medžiagų tyrimų padalinio vadovė Dortė Julė Jensen (Dorte Juul Jensen). – Naujasis atradimas bus panaudotas atliekant šiuos darbus“. Mokslininkė patenkinta, jog puikūs atradimai turi praktinius pritaikymus.
T. Ju atvyko iš Tsingua universiteto Pekine (Kinija) – lyderiaujančios šios šalies institucijos techninių mokslų srityje. Jo studijas Danijoje finansavo Nacionalinis Danijos tyrimų fondas, kuris taip pat remia Danijos – Kinijos tyrimų centrą Medžiagų tyrimų padalinyje, kur dabar dirba gabusis studentas.
T. Ju trokšte trokšta tęsti mokslininko karjerą Danijoje. Jo žmona yra Roskildės universiteto (Danija) studentė, todėl ši kinų pora nusprendė kaip reikiant pramokti danų kalbos. Ir jiems kol kas puikiai sekasi – tiek kalbos, tiek mokslo, tiek globalizacijos atžvilgiu.
Nanometalai yra sudaryti iš mažyčių metalo grūdelių, kurių matmenys siekia nuo 10 ir 1000 nanometrų. Kuo mažesni metalus sudarantys grūdeliai, tuo šis tvirtesnis. Pavyzdžiui, metalo tvirtumas padvigubėja, jeigu atskiri metalo grūdeliai tampa keturis kartus mažesni. Būtent dėl šios priežasties medžiagų mokslo atstovai bando kuo labiau sumažinti atskirų metalo grūdelių dydį. Pliene ir aliuminyje grūdeliai buvo suskaidyti iki mažesnio nei 1 mikrono dydžio. Visame pasaulyje didėja susidomėjimas nanometalais. Šie dariniai yra itin tvirti ir, kas svarbiausią, šią savybę galima suderinti su kitomis norimomis medžiagos ypatybėmis.
Geras itin tvirtų nanometalų pavyzdys yra plonos plieninės stygos, naudojamos pianinuose, arba vielutės, suteikiančios atsparumo sunkvežimių padangoms ir konteineriams, kurie turi atlaikyti milžiniškus slėgius. Iš tikrųjų šie dariniai jau žinomi senokai, tačiau dabar mokslininkai jais susidomėjo iš naujo.
Tyrėjus domina ne tiktai metalų grūdelių dydis. Besiliečiantys atskirų metalo grūdelių paviršiai taip pat vaidina labai svarbų vaidmenį, kuris lemia įvairias medžiagos savybes. Ypatingos rūšies grūdelių ribos, vadinamos dvigubosiomis, suteikia tiek tvirtumo, tiek puikių elektrinio laidumo savybių. Tai leidžia pagaminti plonesnes vielutes – taip gerokai sutaupoma medžiagos išteklių.
