យ៉ាន់ស្ព័រថ្មីដែលកំពុងត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅក្នុងក្រុមហ៊ុន Schuh Group នៅ MIT អាចជំនួសសារធាតុអ៊ុយរ៉ាញ៉ូមដែលបាត់បង់នៅក្នុងគ្រាប់ផ្លោងពាសដែក។ និស្សិតបញ្ចប់ការសិក្សាផ្នែកវិទ្យាសាស្ត្រ និងវិស្វកម្មផ្នែកសម្ភារៈឆ្នាំទី 4 Zachary C. Cordero កំពុងធ្វើការលើសម្ភារៈដែលមានសារធាតុពុលទាប កម្លាំងខ្ពស់ និងដង់ស៊ីតេខ្ពស់សម្រាប់ការជំនួសសារធាតុអ៊ុយរ៉ាញ៉ូមដែលបាត់បង់នៅក្នុងកម្មវិធីយោធាតាមលំដាប់។ សារធាតុ​អ៊ុយរ៉ាញ៉ូម​ដែល​រលាយ​អស់​បង្ក​គ្រោះថ្នាក់​ដល់​សុខភាព​ដល់​ទាហាន និង​ជនស៊ីវិល។ Cordero និយាយថា "នោះជាការលើកទឹកចិត្តសម្រាប់ការព្យាយាមជំនួសវា" ។

សារធាតុ tungsten ធម្មតានឹងផ្សិត ឬមិនច្បាស់នៅលើផលប៉ះពាល់ ដែលជាដំណើរការដ៏អាក្រក់បំផុត។ ដូច្នេះបញ្ហាប្រឈមគឺត្រូវបង្កើតយ៉ាន់ស្ព័រដែលអាចផ្គូផ្គងដំណើរការនៃសារធាតុអ៊ុយរ៉ាញ៉ូមដែលរលាយអស់ ដែលក្លាយទៅជាស្រួចដោយខ្លួនឯង នៅពេលដែលវាកាត់សម្ភារៈ និងរក្សាច្រមុះស្រួចនៅចំណុចប្រទាក់គោលដៅដែលជ្រៀតចូល។ “Tungsten ដោយខ្លួនវាផ្ទាល់គឺខ្លាំង និងរឹង។ យើងបានដាក់នៅក្នុងធាតុលោហធាតុផ្សេងទៀតដើម្បីបង្កើតវា ដូច្នេះយើងអាចបង្រួបបង្រួមវាទៅក្នុងវត្ថុភាគច្រើននេះ” Cordero និយាយ។

Cordero បានរាយការណ៍នៅក្នុងឯកសារជាមួយអ្នកនិពន្ធជាន់ខ្ពស់ និងប្រធាននាយកដ្ឋានវិទ្យាសាស្ត្រ និងវិស្វកម្មសម្ភារៈ លោក Christopher A. Schuh និងសហការីក្នុងទស្សនាវដ្តីលោហៈធាតុ និងសម្ភារៈ ថាយ៉ាន់ស្ព័រដែលមានក្រូមីញ៉ូម និងដែក (W-7Cr-9Fe) មានកម្លាំងខ្លាំងជាងយ៉ាន់ស្ព័រពាណិជ្ជកម្ម។ ប្រតិបត្តិការ A. ការកែលម្អត្រូវបានសម្រេចដោយការបង្រួមម្សៅដែកនៅក្នុងម៉ាស៊ីនកំដៅ sintering ដែលមានជំនួយពីវាល ដោយមានលទ្ធផលល្អបំផុត វាស់វែងដោយរចនាសម្ព័ន្ធគ្រាប់ធញ្ញជាតិល្អ និងភាពរឹងខ្ពស់បំផុត សម្រេចបាននៅពេលវេលាដំណើរការ 1 នាទីនៅសីតុណ្ហភាព 1,200 អង្សាសេ។ រយៈពេលដំណើរការកាន់តែយូរ និងសីតុណ្ហភាពកាន់តែខ្ពស់នាំឱ្យធញ្ញជាតិក្រៀម និងដំណើរការមេកានិចខ្សោយ។ សហអ្នកនិពន្ធរួមមាននិស្សិតបញ្ចប់ការសិក្សាផ្នែកវិស្វកម្ម MIT និងវិទ្យាសាស្ត្រសម្ភារៈ Mansoo Park, Oak Ridge មិត្តក្រោយបណ្ឌិត Emily L. Huskins, Boise State Associate Professor Megan Frary និងនិស្សិតបញ្ចប់ការសិក្សា Steven Livers និងវិស្វករមេកានិចមន្ទីរពិសោធន៍កងទ័ពស្រាវជ្រាវ និងជាប្រធានក្រុម Brian E. Schuster ។ ការធ្វើតេស្តគ្រាប់ផ្លោងអនុខ្នាតនៃលោហៈធាតុដែក tungsten-chromium-ដែកក៏ត្រូវបានអនុវត្តផងដែរ។

លោក Cordero មានប្រសាសន៍ថា "ប្រសិនបើអ្នកអាចផលិតសារធាតុ nanostructured ឬ amorphous tungsten (យ៉ាន់ស្ព័រ) វាពិតជាគួរតែជាសម្ភារៈផ្លោងដ៏ល្អបំផុត" ។ Cordero ដែលមានដើមកំណើតនៅ Bridgewater រដ្ឋ NJ បានទទួលអាហារូបករណ៍ National Defense Science and Engineering (NDSEG) ក្នុងឆ្នាំ 2012 តាមរយៈការិយាល័យស្រាវជ្រាវវិទ្យាសាស្ត្ររបស់កងទ័ពអាកាស។ ការស្រាវជ្រាវរបស់គាត់ត្រូវបានផ្តល់មូលនិធិដោយទីភ្នាក់ងារកាត់បន្ថយការគំរាមកំហែងផ្នែកការពារជាតិសហរដ្ឋអាមេរិក។

រចនាសម្ព័ន្ធគ្រាប់ធញ្ញជាតិ Ultrafine

“វិធីដែលខ្ញុំបង្កើតវត្ថុធាតុដើមគឺជាមួយការកែច្នៃម្សៅ ដែលដំបូងយើងធ្វើម្សៅ nanocrystalline ហើយបន្ទាប់មកយើងបង្រួបបង្រួមវាទៅជាវត្ថុភាគច្រើន។ ប៉ុន្តែ​បញ្ហា​ប្រឈម​គឺថា​ការ​បង្រួបបង្រួម​តម្រូវ​ឱ្យ​ប៉ះពាល់​សម្ភារៈ​ទៅ​នឹង​សីតុណ្ហភាព​ខ្ពស់» Cordero និយាយ។ កំដៅយ៉ាន់ស្ព័រទៅនឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់អាចបណ្តាលឱ្យគ្រាប់ធញ្ញជាតិ ឬដែនគ្រីស្តាល់នីមួយៗនៅក្នុងលោហៈពង្រីក ដែលធ្វើឲ្យពួកវាចុះខ្សោយ។ Cordero អាចសម្រេចបាននូវរចនាសម្ព័ន្ធគ្រាប់ធញ្ញជាតិ ultrafine ប្រហែល 130 nanometers នៅក្នុងការបង្រួម W-7Cr-9Fe ដែលត្រូវបានបញ្ជាក់ដោយមីក្រូក្រាហ្វអេឡិចត្រុង។ "ដោយប្រើផ្លូវកែច្នៃម្សៅនេះ យើងអាចបង្កើតសំណាកធំៗរហូតដល់ 2 សង់ទីម៉ែត្រនៅក្នុងអង្កត់ផ្ចិត ឬយើងអាចធំជាងនេះ ជាមួយនឹងកម្លាំងបង្ហាប់ថាមវន្ត 4 GPa (gigapascals) ។ ការពិតដែលថាយើងអាចផលិតសម្ភារៈទាំងនេះដោយប្រើដំណើរការដែលអាចធ្វើមាត្រដ្ឋានបានគឺប្រហែលជាគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ជាងនេះទៅទៀត” Cordero និយាយ។

អ្វី​ដែល​យើង​កំពុង​ព្យាយាម​ធ្វើ​ជា​ក្រុម​គឺ​ការ​បង្កើត​របស់​ជា​ច្រើន​ជាមួយ​នឹង​រចនាសម្ព័ន្ធ​ណាណូ​ដ៏​ល្អ​។ ហេតុផលដែលយើងចង់ធ្វើនោះគឺដោយសារតែសម្ភារៈទាំងនេះមានលក្ខណៈសម្បត្តិគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ខ្លាំងដែលអាចប្រើប្រាស់បានក្នុងកម្មវិធីជាច្រើន” Cordero បន្ថែម។

មិនត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងធម្មជាតិ

Cordero ក៏បានពិនិត្យមើលភាពខ្លាំងនៃម្សៅលោហធាតុជាមួយនឹងរចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូណាណូនៅក្នុងកាសែត Acta Materialia ផងដែរ។ Cordero ជាមួយអ្នកនិពន្ធជាន់ខ្ពស់ Schuh បានប្រើទាំងការក្លែងធ្វើការគណនា និងការពិសោធន៍ក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ ដើម្បីបង្ហាញថា លោហធាតុដូចជា តង់ស្តែន និងក្រូមីញ៉ូម ដែលមានកម្លាំងដំបូងស្រដៀងគ្នា មានទំនោរធ្វើឱ្យដូចគ្នា និងផលិតជាផលិតផលចុងខ្លាំងជាង ចំណែកការរួមផ្សំនៃលោហធាតុដែលមានកម្លាំងដំបូងមិនស៊ីគ្នាដូច ដោយសារ tungsten និង zirconium មានទំនោរក្នុងការផលិតយ៉ាន់ស្ព័រខ្សោយដែលមានច្រើនជាងមួយដំណាក់កាល។

"ដំណើរការនៃការកិនគ្រាប់បាល់ថាមពលខ្ពស់គឺជាឧទាហរណ៍មួយនៃដំណើរការធំជាងនេះ ដែលអ្នកធ្វើឱ្យខូចទ្រង់ទ្រាយនៃសម្ភារៈ ដើម្បីជំរុញរចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូរបស់វាទៅជាស្ថានភាពមិនស្មើគ្នាដ៏ចំលែក។ មិនមានក្របខ័ណ្ឌដ៏ល្អសម្រាប់ការទស្សន៍ទាយរចនាសម្ព័ន្ធខ្នាតតូចដែលចេញមកទេ ដូច្នេះច្រើនដងនេះគឺជាការសាកល្បង និងកំហុស។ យើងកំពុងព្យាយាមដកចេញនូវភាពជាក់ស្តែងពីការរចនាយ៉ាន់ស្ព័រដែលនឹងបង្កើតជាដំណោះស្រាយរឹងដែលអាចរំលាយបាន ដែលជាឧទាហរណ៍មួយនៃដំណាក់កាលមិនស្មើគ្នា" Cordero ពន្យល់។

គាត់និយាយថា "អ្នកបង្កើតដំណាក់កាលមិនស្មើភាពទាំងនេះ អ្វីដែលអ្នកមិនធ្លាប់ឃើញនៅក្នុងពិភពលោកជុំវិញអ្នក តាមធម្មជាតិ ដោយប្រើដំណើរការខូចទ្រង់ទ្រាយដ៏ខ្លាំងទាំងនេះ" គាត់និយាយថា។ ដំណើរការនៃការកិនគ្រាប់បាល់ដែលមានថាមពលខ្ពស់ពាក់ព័ន្ធនឹងការកាត់ម្សៅដែកម្តងហើយម្តងទៀតជាមួយនឹងការកាត់ដែលជំរុញឱ្យធាតុនៃយ៉ាន់ស្ព័របញ្ចូលគ្នាក្នុងពេលប្រកួតប្រជែង ដំណើរការស្តារឡើងវិញដែលដំណើរការដោយកម្ដៅអនុញ្ញាតឱ្យយ៉ាន់ស្ព័រត្រឡប់ទៅស្ថានភាពលំនឹងវិញ ដែលក្នុងករណីជាច្រើនគឺត្រូវបំបែកជាដំណាក់កាល។ . Cordero ពន្យល់ថា "ដូច្នេះមានការប្រកួតប្រជែងរវាងដំណើរការទាំងពីរនេះ" ។ ក្រដាសរបស់គាត់បានស្នើគំរូសាមញ្ញមួយដើម្បីទស្សន៍ទាយគីមីវិទ្យានៅក្នុងយ៉ាន់ស្ព័រដែលបានផ្តល់ឱ្យដែលនឹងបង្កើតជាដំណោះស្រាយដ៏រឹងមាំមួយ និងធ្វើឱ្យមានសុពលភាពជាមួយនឹងការពិសោធន៍។ Cordero និយាយថា "ម្សៅដែលបានកិនគឺជាលោហធាតុរឹងបំផុតដែលមនុស្សបានឃើញ" Cordero និយាយថា ការធ្វើតេស្តបានបង្ហាញថា យ៉ាន់ស្ព័រ tungsten-chromium មានភាពរឹងនៃ nanoindentation 21 GPa ។ នោះធ្វើឱ្យពួកវាមានភាពរឹងនៃសារធាតុ nanoindentation ទ្វេដងនៃយ៉ាន់ស្ព័រដែលមានមូលដ្ឋានលើជាតិដែក nanocrystalline ឬ tungsten ធ្វើពីម្សៅ។

លោហធាតុទាមទារភាពបត់បែន

នៅក្នុងការបង្រួមគ្រាប់ធញ្ញជាតិ tungsten-chromium-ដែកដែលគាត់បានសិក្សា យ៉ាន់ស្ព័របានយកដែកចេញពីសំណឹកនៃមេឌៀកិនដែក និងដបកំឡុងពេលកិនគ្រាប់បាល់ដែលមានថាមពលខ្ពស់។ "ប៉ុន្តែវាប្រែថាវាអាចជារឿងល្អមួយផងដែរ ព្រោះវាមើលទៅដូចជាវាបង្កើនល្បឿនដង់ស៊ីតេនៅសីតុណ្ហភាពទាប ដែលកាត់បន្ថយពេលវេលាដែលអ្នកត្រូវចំណាយនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដែលអាចនាំឱ្យមានការផ្លាស់ប្តូរមិនល្អនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូ" ។ Cordero ពន្យល់។ "រឿងធំគឺមានភាពបត់បែន និងទទួលស្គាល់ឱកាសក្នុងផ្នែកលោហធាតុ"។

គ្រាប់លោហធាតុដែលបង្រួមតូចដាក់នៅជាប់នឹងម្សៅដែក tungsten-chromium ដែលកិនរួចនៅក្នុងទូកដែលប្រើសម្រាប់ថ្លឹងលោហធាតុ។ គ្រាប់​ដែក​ត្រូវ​បាន​គេ​ប្រើ​ដើម្បី​ខូច​ទ្រង់ទ្រាយ​លោហៈ​ក្នុង​ម៉ាស៊ីន​កិន​គ្រាប់​ដែល​មាន​ថាមពល​ខ្ពស់។ ឥណទាន៖ Denis Paiste / មជ្ឈមណ្ឌលកែច្នៃសម្ភារៈ
Cordero បានបញ្ចប់ការសិក្សាពី MIT ក្នុងឆ្នាំ 2010 ជាមួយនឹងបរិញ្ញាបត្រផ្នែករូបវិទ្យា ហើយបានធ្វើការមួយឆ្នាំនៅ Lawrence Berkeley National Lab ។ នៅទីនោះ គាត់ត្រូវបានបំផុសគំនិតដោយបុគ្គលិកវិស្វករ ដែលបានរៀនពីអ្នកបច្ចេកទេសខាងលោហធាតុជំនាន់មុន ដែលបានផលិតឈើឆ្កាងពិសេសសម្រាប់ផ្ទុកសារធាតុ plutonium សម្រាប់គម្រោង Manhattan ក្នុងកំឡុងសង្គ្រាមលោកលើកទីពីរ។ “ការស្តាប់នូវប្រភេទនៃវត្ថុដែលពួកគេកំពុងធ្វើការធ្វើឱ្យខ្ញុំរំភើប និងចាប់អារម្មណ៍យ៉ាងខ្លាំងលើការកែច្នៃលោហធាតុ។ វាគ្រាន់តែជាការសប្បាយជាច្រើនផងដែរ” Cordero និយាយ។ នៅក្នុងអនុផ្នែកវិទ្យាសាស្ត្រសម្ភារៈផ្សេងទៀត គាត់និយាយថា “អ្នកមិនត្រូវបើកចង្រ្កាននៅសីតុណ្ហភាព 1,000 អង្សារសេទេ ហើយឃើញមានពន្លឺក្រហមក្តៅខ្លាំង។ អ្នក​មិន​ទទួល​បាន​វត្ថុ​ព្យាបាល​កម្ដៅ​ទេ»។ គាត់រំពឹងថានឹងបញ្ចប់ថ្នាក់បណ្ឌិតរបស់គាត់នៅឆ្នាំ 2015 ។

ថ្វីត្បិតតែការងារបច្ចុប្បន្នរបស់គាត់ផ្តោតលើការអនុវត្តរចនាសម្ព័ន្ធក៏ដោយ ក៏ប្រភេទនៃការកែច្នៃម្សៅដែលគាត់កំពុងធ្វើក៏ត្រូវបានគេប្រើដើម្បីបង្កើតជាវត្ថុធាតុម៉ាញ៉េទិចផងដែរ។ លោក​បាន​មាន​ប្រសាសន៍​ថា “ព័ត៌មាន និង​ចំណេះដឹង​ជា​ច្រើន​អាច​ត្រូវ​បាន​គេ​យក​ទៅ​ប្រើ​លើ​អ្វី​ផ្សេង​ទៀត”។ "ទោះបីជានេះគឺជាការលោហធាតុរចនាសម្ព័ន្ធបែបប្រពៃណីក៏ដោយ អ្នកអាចអនុវត្តលោហៈធាតុរបស់សាលាចាស់នេះទៅនឹងសម្ភារៈសាលាថ្មី"។