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

 

Кластеры атомов
Кластеры атомов

Конкурс научно-популярных статей XI Всероссийской интернет - олимпиады ("Просто о сложном")
Конкурс научно-популярных статей, представленных авторами на основе своих публикаций в высокорейтинговых научных журналах. В статье авторам необходимо раскрыть суть разработки и объяснить сложные аспекты своей научной работы простым языком. Конкурс проводится совместно с eNANO (ФИОП).

Конкурс XI Всероссийской интернет - олимпиады для руководителей школьных проектов ("Конкурс тьюторов")
Конкурс руководителей школьных проектов (тьюторов) совместно с ОЦ "Сириус" и ФИОП для проведения летней проектной смены.

National Student Team Contest
A competition among bachelor and master students of higher school includes solving special tasks on nanotechnology and nanomaterials subjects in English to select the best national team members for participation in the International NanoOlympic contest on nanotechnology in Iran.

Концепция Образовательного центра «Сириус», принципы отбора на смены
Ларин В.В.
Цикл лекций в рамках XI Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям для всех желающих – школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых, учителей и преподавателей: Концепция Образовательного центра «Сириус», принципы отбора на смены. Владимир Владимирович Ларин, учитель физики, Лицей «Вторая школа» г. Москвы, методист первой проектной смены Образовательного центра «Сириус».

Молекулы, волосы, микросхемы, магнитные диски - как все это устроено? – сканирующий зондовый микроскоп поможет Вам это понять!
Быков В.А.
Цикл лекций в рамках XI Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям для всех желающих – школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых, учителей и преподавателей: В.А.Быков, д.т.н., профессор Московского Физико - Технического Института, генеральный директор группы компаний НТ-МДТ Spectrum Instruments, руководитель Нанотехнологического Общества России (НОР) "Молекулы, волосы, микросхемы, магнитные диски - как все это устроено? – сканирующий зондовый микроскоп поможет Вам это понять!"

История нанотехнологий
Дроздов А.А.
Цикл лекций в рамках XI Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям для всех желающих – школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых, учителей и преподавателей: История нанотехнологий. Андрей Анатольевич Дроздов, к.х.н., доцент, Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова.

Проектная работа

Сегодня становится все более популярной так называемая проектная работа школьников, однако на этот счет есть очень разные мнения. Мы были бы признательны, если бы Вы высказали кратко свое мнение по этому поводу путем голосования. Заранее благодарны!

Закон о реформировании РАН

В Совместном заявлении Совета по науке и членов Общественного совета Минобрнауки предлагается отозвать нынешний проект закона о "реформировании" РАН из Государственной думы и вернуться к его рассмотрению с соблюдением процедуры утвержденной постановлением Правительства РФ №851 от 25.08.2012, и указом Президента РФ №601 от 07.05.2012, которая была грубо нарушена. Мы предлагаем Вам высказать (анонимно) свое мнение в данном опросе, чтобы его статистические результаты были видны всем участникам опроса и общественности.

Проектная деятельность с точки зрения учителя

Это специальный опрос для учителей и представителей школ, которых мы просим оценить значимость предлагаемых материалов, мероприятий и перспективы их дальнейшего совершенствования на пути эффективного взаимодействия школ и ВУЗов. В опросе могут также участвовать школьники, студенты и аспиранты, особенно со своими критическими замечаниями в комментариях.



 
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.