Inženjerska metoda koja bi mogla pomoći u izgradnji sigurnijih zgrada i mostova

Istraživači su otkrili da udaljenost između dislokacija u nano-slojevima perlita može odrediti koliko se materijal može rastezati ili skupljati bez nastanka loma (duktilnost). Dislokacije su poremećaji u pravilnom rasporedu atoma u nano-slojevima. Ovo otkriće otvara mogućnost jednostavnog manipulisanja razmaka između dislokacija inženjerskih materijala i može poboljšati potresnu sigurnost zgrada i mostova.

Deformacija i fraktura kontrolisana interfacijalnom dislokacijom u nanoslojevitim kompozitima. Rastojanje međupovršinskih dislokacija, koje se prilagođavaju naprezanju između feritne i cementitske faze, određuju fazni stres i međufaznu dislokacijsku mrežu u nanoslojevitim perlitnim modelima. Različiti načini inicijalno aktivirane neelastične deformacije se promatraju prema međuprostornim razmacima dislokacija, jer fazni stres i mreža međupovršinske dislokacije utječu na riješeno smično / normalno naprezanje i kritično razdvojeno smično / normalno naprezanje za svaki neelastični deformacijski modus. Prema tome, međupovršinske razmake dislokacija mogu biti ključni parametar koji kontrolira duktilnost uvučenih perlitnih čelika i vodi nas ka višoj duktilnosti povučenih perlitnih čelika.

Perlit čelik, ili perlit, jedan je od najjačih materijala na svijetu i može se izraditi u tankim i dugim žicama. Čvrstoća perlita omogućava mu da izdrži vrlo veliku težinu, ali ono što ga čini posebnim je njegova sposobnost rastezanja i sklapanja bez lomljenja (duktilnost). Duktilnost je važna za izgradnju mostova, jer čak i ako je materijal dovoljno jak da izdrži veliku težinu, može se slomiti kada se podvrgne istezanju, ako nije dovoljno duktilan. Zbog toga se konstrukcije od betona i dalje mogu srušiti tokom nasilnih zemljotresa. Pearlite se koristi za viseće mostove koji im pomažu da izdrže snažno tresenje dok nose veliku težinu.

Perlit je napravljen od naizmjeničnih nanoslojeva cementita i ferita. Cementit pomaže da se učvrsti, dok ferit pomaže da postane duktilan. Međutim, do sada istraživači nisu znali tačno kako djeluju zajedno, kako bi pearlitu dali poseban kvalitet, ili još bolje, kako kontrolisati njihov zajednički rad kako bi napravili još bolji materijal.

Istraživači su otkrili da poremećaji, ili dislokacije, u rasporedu atoma duž sučelja između cementita i feritnog sloja štite cementit od lomljenja pod rastezanjem ili kompresijom.

“Razmak između dislokacija na slojevima cementit-ferit određuje kako deformacija putuje kroz nanopremaze”, kažu autori. “Manipulacija dislokacijskom strukturom i udaljenost između dislokacija mogu kontrolirati duktilnost perlita.”

Istraživači su koristili računarske simulacije kako bi vidjeli kako će se perlitna žica deformisati s dislokacijama različitih orijentacija i različitim udaljenostima između njih, duž feritno-cementnog sučelja. Otkrili su da određene dislokacijske strukture i udaljenosti mogu spriječiti stvaranje pukotina ili širenje po sloju cementita.

Povećanje duktilnosti perlita znači da može odoljeti većem naprezanju pri smicanju bez lomljenja ili kidanja”, kažu autori. To može dovesti do nove generacije materijala za izgradnju zgrada i mostova koji mogu izdržati jače potrese.

Istraživači vjeruju da bi manipuliranje dislokacijama koje se sastoje od čitavih skupina atoma moglo biti opšta tehnika za povećanje, ne samo duktilnosti, nego i drugih svojstava materijala kako bi se zadovoljile određene inženjerske i građevinske potrebe.

m-Kvadrat

print