Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. Верх – схематическое изображения красного цилиндрического образца с площадью поперечного сечения S, растягиваемого силой F, в результате чего он удлиняется на величину (L-L0), где L0 – первоначальная длина образца. Низ – взаимосвязь между механическим напряжением и относительной деформацией при растяжении образца. Стрелками указаны пределы прочности для титана, стали и бронзы.
Рисунок 2. Взаимосвязь между механическим напряжением и относительной деформацией при растяжении микрообразцов разного диаметра из Ni и его сплавов Ni3Al-Ta (взято из Uchic et al, Science, 305, 986, 2004). Диаметр образцов показан рядом с соответствующими кривыми. Для сравнения красным показана зависимость «напряжение - относительная деформация» для макрообразца. Видно, что предел прочности растёт с уменьшением диаметра проволоки.

Почему нанопроволоки такие прочные?

Ключевые слова:  довузовское образование, наноазбука, нанопроволоки, периодика, предел прочности

Автор(ы): Богданов К.Ю.

Опубликовал(а):  Богданов Константин Юрьевич

20 февраля 2008

Как известно, прочность – это свойство твёрдых тел сопротивляться разрушению (разделению на части), а также необратимому изменению формы (пластической деформации) под действием внешних нагрузок. Когда цилиндрический образец с площадью поперечного сечения S растягивают силой F, он деформируется сначала упруго (обратимая деформация, см. О на рис.1), а затем пластически, т.е. необратимо (см. П рис.1). При деформации структурные неоднородности образца (дефекты кристаллической решётки или дислокации) начинают двигаться и, сталкиваясь с другими, образуют микротрещины. При этом, чем больше будет этих дислокаций и чем быстрее они смогут двигаться по образцу, тем больше микротрещин. Когда растягивающее напряжение σ (σ=F/S) достигает предела прочности, соседние микротрещины, соединяясь друг с другом, достигают критического размера, и образец разрушается.

Нанопроволока – это монокристалл, в кристаллической решётке которого практически отсутствуют дефекты (дислокации). Кроме того, поверхность нанопроволоки, имеющая чрезвычайно малый радиус кривизны (около 10 нм), сильно сжата и поэтому препятствует движению дислокации наружу, т.е. образованию микротрещины. Всё это приводит к тому, что у нанопроволок почти отсутствует пластическая деформации, а предел прочности в десятки раз выше, чем у обычных образцов (см. рис.2).

Об остальных загадках наномира см. в моей научно-популярной лекции «Что могут нанотехнологии».


В статье использованы материалы: Сайт К.Ю.Богданова


Средний балл: 10.0 (голосов 3)

 


Комментарии
Красс Марта Ивановна, 20 февраля 2008 17:53 
А есть ли такие образцы нанопроволоки, которые, наоборот, не прочнее, а слабее кристалла? Вот как, например, обстоит дело с кварцем? У нанопроволоки из кварца соотношение поверхность/объем >> 1 и исходя из тех соображений, что кварц разрушается с поверхности (в силу особенностей кристаллической структуры), такие нанопроволоки должны быть очень хрупкими?
Прикольная статейка!
Чернышов Иван Юрьевич, 26 декабря 2008 23:01 
Ну так разрушается же он опять же из-за дефектов, которых в "нанопроволоке" нет. Поэтому закономерность не должна изменяться.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Все, что вы хотели знать о белых и пушистых
Все, что вы хотели знать о белых и пушистых

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Броуновское движение скирмионов.Растягиваем графен правильно. Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники. Металлическая природа кремния и углерода.

К 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире
Эксперты отметили рост числа научных публикаций отечественных ученых и сообщили, что к 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире по публикационной активности.
27 – 29 ноября в рамках юбилейных мероприятий Химического факультета МГУ и торжественной церемонии закрытия Международного года Периодической таблицы химических элементов эксперты подвели итоги 2019 г.

Итоги Менделеевского Года
28 ноября в Фундаментальной библиотеке МГУ состоялось торжественное закрытие Международного года Периодической таблицы химических элементов Д.И.Менделеева.

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.