MIT ရှိ Schuh Group တွင် တီထွင်ထားသည့် တန်စတင်သတ္တုစပ်အသစ်များသည် သံချပ်ကာအပေါက်ဖောက်ထားသော ဒုံးကျည်များတွင် ကုန်ဆုံးသွားသော ယူရေနီယမ်ကို အစားထိုးနိုင်မည်ဖြစ်သည်။ စတုတ္ထနှစ် သိပ္ပံပညာနှင့် အင်ဂျင်နီယာဘွဲ့ရ ကျောင်းသား Zachary C. Cordero သည် တည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာ စစ်ရေးအသုံးချမှုတွင် ကုန်ဆုံးသွားသော ယူရေနီယံကို အစားထိုးရန်အတွက် အဆိပ်သင့်မှု နည်းပါးသော၊ စွမ်းအားမြင့်၊ သိပ်သည်းဆမြင့်သော ပစ္စည်းများကို လုပ်ဆောင်နေပါသည်။ ယူရေနီယံ ကုန်ဆုံးမှုသည် စစ်သားများနှင့် အရပ်သားများအတွက် ဖြစ်နိုင်ခြေရှိသော ကျန်းမာရေးကို ထိခိုက်စေသည်။ Cordero က “ဒါက အဲဒါကို အစားထိုးဖို့ ကြိုးစားခြင်းရဲ့ တွန်းအားပါပဲ။

ပုံမှန် tungsten သည် မှိုတက်ခြင်း သို့မဟုတ် ထိခိုက်မှုတွင် တုံးသွားမည်ဖြစ်ပြီး အဆိုးရွားဆုံး စွမ်းဆောင်ရည်ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် စိန်ခေါ်ချက်မှာ ကုန်သွားသော ယူရေနီယံ၏ စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် ကိုက်ညီသည့် သတ္တုစပ်ကို တီထွင်ရန်ဖြစ်ပြီး ၎င်းသည် ပစ္စည်းကို ဖြတ်တောက်ပြီး ထိုးဖောက်ပစ်မှတ်မျက်နှာပြင်တွင် ချွန်ထက်သော နှာခေါင်းကို ထိန်းသိမ်းထားကာ မိမိကိုယ်ကို ချွန်ထက်အောင် ဖြစ်လာစေသည်။ “အဖြိုက်နက်ဟာ သူ့ဘာသာသူ ခိုင်ခံ့ပြီး မာကျောတယ်။ ကျွန်ုပ်တို့သည် ၎င်းကို ဤအစုလိုက်အပြုံလိုက်အရာဝတ္တုတွင် ပေါင်းစည်းနိုင်စေရန်အတွက် အခြားသတ္တုစပ်ဒြပ်စင်များကို ထည့်သွင်းထားပါသည်” ဟု Cordero က ပြောကြားခဲ့သည်။

ခရိုမီယမ်နှင့် သံ (W-7Cr-9Fe) ပါရှိသော တန်စတင်အလွိုင်းသည် စီးပွားဖြစ် တန်စတင်သတ္တုစပ်များထက် သိသိသာသာ အားကောင်းသည်ဟု Cordero မှ အကြီးတန်းစာရေးဆရာနှင့် ပစ္စည်းများသိပ္ပံနှင့် အင်ဂျင်နီယာဌာန အကြီးအကဲ Christopher A. Schuh နှင့် သတ္တုနှင့် သတ္တုဂျာနယ်ရှိ လုပ်ဖော်ကိုင်ဖက်များနှင့်အတူ စာတမ်းတစ်စောင်တွင် ဖော်ပြထားသည်။ အရောင်းအ၀ယ်များ A. အကောင်းဆုံးရလဒ်အနေဖြင့် သတ္တုအမှုန့်များကို လယ်ကွင်း-ထောက်ကူ sintering hot press တွင် ကျစ်ကျစ်လျစ်လျစ်ပြုလုပ်ခြင်းဖြင့် တိုးတက်မှုကို ရရှိခဲ့ပါသည်။ ကောင်းမွန်သော စပါးဖွဲ့စည်းပုံနှင့် အမြင့်ဆုံး မာကျောမှုတို့ဖြင့် တိုင်းတာပြီး 1,200 ဒီဂရီ စင်တီဂရိတ်တွင် စီမံဆောင်ရွက်ချိန် 1 မိနစ်တွင် ရရှိသည်။ ပြုပြင်ချိန်ပိုကြာခြင်းနှင့် အပူချိန်မြင့်မားခြင်းတို့ကြောင့် အစေ့ကြမ်းများနှင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာစွမ်းဆောင်ရည် အားနည်းသွားစေသည်။ ပူးတွဲစာရေးဆရာများတွင် MIT အင်ဂျင်နီယာနှင့် သိပ္ပံဘွဲ့ရကျောင်းသား Mansoo Park၊ Oak Ridge ပါရဂူဘွဲ့လွန်တွဲဖက် Emily L. Huskins၊ Boise State တွဲဖက်ပါမောက္ခ Megan Frary နှင့် ဘွဲ့ရကျောင်းသား Steven Livers နှင့် Army Research Laboratory စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ အင်ဂျင်နီယာနှင့် အဖွဲ့ခေါင်းဆောင် Brian E. Schuster တို့ ပါဝင်ပါသည်။ ပက်စတန်-ခရိုမီယမ်-သံအလွိုင်း၏ စကေးခွဲခွဲစမ်းသပ်မှုများကိုလည်း ပြုလုပ်ခဲ့သည်။

"သင်ဟာ နာနိုဖွဲ့စည်းပုံနဲ့ အနုမြူအမြောက်အများ တန်စတင် (အလွိုင်း) ကို ဖန်တီးနိုင်ရင်၊ ဒါဟာ တကယ့်ကို စံပြပဲ့ထိန်းပစ္စည်းတစ်ခု ဖြစ်သင့်ပါတယ်" ဟု Cordero က ပြောကြားခဲ့သည်။ Bridgewater, NJ မှဇာတိဖြစ်သော Cordero သည် 2012 ခုနှစ်တွင် အမျိုးသားကာကွယ်ရေးသိပ္ပံနှင့် အင်ဂျင်နီယာဘာသာရပ် (NDSEG) ပညာသင်ဆုအား လေတပ်သိပ္ပံသုတေသနရုံးမှတဆင့် ရရှိခဲ့သည်။ သူ၏ သုတေသနကို အမေရိကန် ကာကွယ်ရေး ခြိမ်းခြောက်မှု လျှော့ချရေး အေဂျင်စီက ထောက်ပံ့သည်။

Ultrafine စပါးဖွဲ့စည်းပုံ

"ကျွန်ုပ်၏ပစ္စည်းများကို ကျွန်ုပ်ပြုလုပ်သည့်နည်းလမ်းမှာ နာနိုခရစ်စတယ်လီအမှုန့်ကို ဦးစွာပြုလုပ်ပြီး အစုလိုက်အရာဝတ္ထုတစ်ခုအဖြစ် ပေါင်းစည်းသည့်နေရာတွင် အမှုန့်ပြုလုပ်ခြင်းဖြစ်ပါသည်။ ဒါပေမယ့် စိန်ခေါ်မှုကတော့ စုစည်းမှုဟာ ပစ္စည်းကို ပိုမြင့်တဲ့ အပူချိန်နဲ့ ထိတွေ့ဖို့ လိုအပ်ပါတယ်” လို့ Cordero က ဆိုပါတယ်။ သတ္တုစပ်များကို မြင့်မားသောအပူချိန်တွင် အပူပေးခြင်းဖြင့် သတ္တုအတွင်းရှိ အစေ့အဆန်များ သို့မဟုတ် ပုံဆောင်ခဲတစ်ခုချင်းစီကို ကျယ်စေပြီး ၎င်းတို့အား အားနည်းသွားစေနိုင်သည်။ Cordero သည် အီလက်ထရွန် မိုက်ခရိုဂရပ်ဖြင့် အတည်ပြုထားသော W-7Cr-9Fe ကျစ်လစ်မှုတွင် 130 nanometers ခန့်ရှိသော ultrafine grain structure ကို ရရှိနိုင်သည်။ "ဤအမှုန့်လုပ်ဆောင်ခြင်းလမ်းကြောင်းကိုအသုံးပြုခြင်းဖြင့် ကျွန်ုပ်တို့သည် အချင်း 2 စင်တီမီတာအထိနမူနာကြီးများပြုလုပ်နိုင်သည် သို့မဟုတ် ကျွန်ုပ်တို့သည် 4 GPa (gigapascals) ၏ ဒိုင်းနမစ် compressive strengths ဖြင့် ပိုကြီးသွားနိုင်သည်။ ဒီပစ္စည်းတွေကို အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ လုပ်နိုင်တယ်ဆိုတဲ့အချက်က ပိုလို့တောင် အထင်ကြီးလောက်စရာပါပဲ” ဟု Cordero ကဆိုသည်။

“အဖွဲ့တစ်ဖွဲ့အနေနဲ့ ကျွန်တော်တို့ကြိုးစားနေတာက ကောင်းမွန်တဲ့ နာနိုတည်ဆောက်ပုံတွေနဲ့ အစုလိုက်အပြုံလိုက်အရာတွေကို ဖန်တီးဖို့ပါပဲ။ ကျွန်ုပ်တို့လိုချင်ရခြင်းမှာ ဤပစ္စည်းများသည် များစွာသောအပလီကေးရှင်းများတွင် အသုံးပြုနိုင်သည့် အလွန်စိတ်ဝင်စားဖွယ်ကောင်းသော ဂုဏ်သတ္တိများရှိနေသောကြောင့်ဖြစ်သည်” ဟု Cordero က ထပ်လောင်းပြောကြားခဲ့သည်။

သဘာဝတွင်မတွေ့ပါ။

Cordero သည် Acta Materialia ဂျာနယ်စာရွက်တွင် နာနိုစကေးအသေးစားဖွဲ့စည်းပုံများဖြင့် သတ္တုသတ္တုစပ်အမှုန့်များ၏ ကြံ့ခိုင်မှုကိုလည်း စစ်ဆေးခဲ့သည်။ အကြီးတန်းစာရေးဆရာ Schuh နှင့်အတူ Cordero သည် တွက်ချက်မှုဆိုင်ရာ သရုပ်ဖော်မှုများနှင့် ဓာတ်ခွဲခန်းစမ်းသပ်မှုများ နှစ်ခုစလုံးကို အသုံးပြုခဲ့ပြီး အလားတူကနဦး အားကောင်းသည့် သတ္တုစပ်များဖြစ်သည့် tungsten နှင့် chromium ကဲ့သို့သော သတ္တုစပ်များသည် တစ်သားတည်းဖြစ်တည်လာပြီး ခိုင်မာသောအဆုံးထုတ်ကုန်ကို ထုတ်လုပ်နိုင်ကာ သတ္တုများ၏ ပေါင်းစပ်မှုများသည် ကြီးမားသောကနဦးခွန်အားနှင့် မကိုက်ညီကြောင်း ပြသသည်။ အဖြိုက်စတင်နှင့် ဇာကွန်နီယမ်တို့သည် အဆင့်တစ်ခုထက်ပို၍ ပါဝင်သည့် အားပျော့သောသတ္တုစပ်ကို ထုတ်လုပ်နိုင်သောကြောင့် ဖြစ်သည်။

"စွမ်းအင်မြင့်ဘောလုံးကြိတ်ခွဲခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်သည် ၎င်း၏အသေးစားဖွဲ့စည်းပုံအား ထူးဆန်းသောမျှခြေမညီသောအခြေအနေသို့ တွန်းပို့ရန်အတွက် ပစ္စည်းမှအရုပ်များကို ပုံပျက်သွားစေသည့် ပိုကြီးသောမိသားစုဖြစ်စဉ်၏ ဥပမာတစ်ခုဖြစ်သည်။ ထွက်လာသည့် အသေးစားဖွဲ့စည်းပုံအား ခန့်မှန်းရန်အတွက် အမှန်တကယ် ကောင်းမွန်သော မူဘောင်တစ်ခု မရှိပါ။ ထို့ကြောင့် အကြိမ်များစွာ အစမ်းမှားခြင်း ဖြစ်ပါသည်။ ကျွန်ုပ်တို့သည် မျှခြေမညီသောအဆင့်၏ ဥပမာတစ်ခုဖြစ်သည့် metastable solid solution ကိုဖွဲ့စည်းမည့် သတ္တုစပ်များကို ဒီဇိုင်းထုတ်ခြင်းမှ empiricism ကိုဖယ်ရှားရန် ကြိုးပမ်းခဲ့သည်၊” လို့ Cordero က ရှင်းပြပါတယ်။

"သင်သည် ဤမျှခြေမညီသော အဆင့်များကို ဖန်တီးပေးသည်၊ သဘာဝအားဖြင့် သင့်ပတ်ဝန်းကျင်ရှိ ကမ္ဘာတွင် သင်မမြင်နိုင်သောအရာများကို သဘာဝအတိုင်း လွန်ကဲစွာ ပုံပျက်စေသော လုပ်ငန်းစဉ်များကို အသုံးပြုနေသည်" ဟု သူကဆိုသည်။ စွမ်းအင်မြင့်ဘောလုံးကြိတ်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်တွင် သတ္တုအမှုန့်များကို ပြိုင်ဆိုင်နေချိန်တွင် သတ္တုစပ်ဒြပ်စင်များကို ရောနှောပေါင်းစပ်စေပြီး သတ္တုအမှုန့်များကို ထပ်ခါတလဲလဲ ဖြတ်တောက်ခြင်းပါဝင်သည်၊ အပူဖြင့် အသက်သွင်းထားသော ပြန်လည်ထူထောင်ရေးလုပ်ငန်းစဉ်များသည် သတ္တုစပ်အား ၎င်း၏ မျှခြေအခြေအနေသို့ ပြန်လည်ရောက်ရှိစေရန် ခွင့်ပြုပေးသည်၊ . "ဒါဆို ဒီလုပ်ငန်းစဉ်နှစ်ခုကြားက ဒီပြိုင်ဆိုင်မှုရှိတယ်" ဟု Cordero က ရှင်းပြသည်။ သူ၏စာတမ်းသည် ခိုင်မာသောအဖြေကိုဖွဲ့စည်းကာ စမ်းသပ်မှုများဖြင့် အတည်ပြုပေးမည့် ပေးထားသောသတ္တုစပ်တွင် ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာခန့်မှန်းရန် ရိုးရှင်းသောပုံစံကို အဆိုပြုခဲ့သည်။ “ကြိတ်ခွဲထားသည့် အမှုန့်များသည် လူမြင်ဖူးသည့် အပြင်းထန်ဆုံး သတ္တုများထဲမှ အချို့ဖြစ်သည်” ဟု Cordero က ပြောကြားပြီး စမ်းသပ်ချက်များအရ tungsten-chromium အလွိုင်းတွင် နာနိုလိမ်းဆေး မာကျောမှု 21 GPa ရှိကြောင်း ပြသခဲ့သည်။ ၎င်းသည် ၎င်းတို့အား နာနိုခရစ်စတယ်လိုင်းသံအခြေခံသတ္တုစပ်များ သို့မဟုတ် ကြမ်းဆန်သော တန်စတင်၏ နာနိုဝင်ညက်တင်းမာကျောမှု နှစ်ဆခန့်ဖြစ်စေသည်။

သတ္တုဗေဒသည် ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိရန် လိုအပ်သည်။

သူလေ့လာခဲ့သော အလွန်ကောင်းမွန်သော အစေ့အဆန် တန်စတင်-ခရိုမီယမ်-သံသတ္တုစပ် သတ္တုစပ်တွင်၊ သတ္တုစပ်များသည် သံမဏိကြိတ်မီဒီယာ၏ ပွန်းပဲ့ခြင်းမှ သံကို ထုတ်ယူပြီး စွမ်းအင်မြင့်ဘောလုံးကို ကြိတ်နေစဉ်အတွင်း ဖန်ပုလင်းများဖြစ်သည်။ "ဒါပေမယ့် ဒါဟာ ကောင်းမွန်တဲ့ အရာတစ်ခုလည်း ဖြစ်နိုင်ပါတယ်၊ ဘာကြောင့်လဲဆိုတော့ ဒါဟာ အပူချိန်နိမ့်တဲ့နေရာမှာ သိပ်သည်းဆကို အရှိန်မြှင့်ပေးသလိုဖြစ်ပြီး မြင့်မားတဲ့ အပူချိန်မှာ သုံးစွဲရတဲ့ အချိန်ပမာဏကို လျော့နည်းစေတာကြောင့် သေးငယ်တဲ့ဖွဲ့စည်းပုံမှာ ဆိုးရွားတဲ့ အပြောင်းအလဲတွေကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်ပါတယ်" Cordero က ရှင်းပြသည်။ "အရေးကြီးတာက သတ္တုဗေဒမှာ လိုက်လျောညီထွေရှိဖို့နဲ့ အခွင့်အလမ်းတွေကို အသိအမှတ်ပြုခြင်းပါပဲ။"

Cordero သည် 2010 ခုနှစ်တွင် MIT မှ ရူပဗေဒဘွဲ့ဖြင့် ဘွဲ့ရခဲ့ပြီး Lawrence Berkeley National Lab တွင် တစ်နှစ်ကြာ လုပ်ကိုင်ခဲ့သည်။ ဒုတိယကမ္ဘာစစ်အတွင်း မန်ဟက်တန်ပရောဂျက်အတွက် ပလူတိုနီယမ်ကို ကိုင်ဆောင်ထားရန် အထူးဇိမ်ခံပစ္စည်းများပြုလုပ်သော သတ္တုဗေဒပညာရှင်များထံမှ သင်ယူခဲ့သော အင်ဂျင်နီယာဝန်ထမ်းများမှ လှုံ့ဆော်မှုခံခဲ့ရသည်။ “သူတို့လုပ်ဆောင်နေတဲ့ အရာတွေကို ကြားလိုက်ရတော့ ကျမ အရမ်းစိတ်လှုပ်ရှားပြီး သတ္တုလုပ်ငန်းကို စိတ်အားထက်သန်တယ်။ ဒါကလည်း ပျော်စရာကောင်းတာပဲ” လို့ Cordero က ပြောပါတယ်။ အခြားသော ပညာရပ်ဆိုင်ရာ ဘာသာရပ်ခွဲများတွင် ၎င်းက “သင်သည် 1,000 C တွင် မီးဖိုကိုဖွင့်၍ နီရဲတောက်ပြောင်နေသည်ကို မမြင်ရပါ။ အပူဒဏ်ခံပစ္စည်းတွေကို မစားရဘူး။” 2015 ခုနှစ်တွင်သူ၏ PhD ပြီးဆုံးရန်မျှော်လင့်ထားသည်။

သူ၏လက်ရှိအလုပ်သည် structural applications များကိုအာရုံစိုက်သော်လည်း၊ သူလုပ်နေသောအမှုန့်ပြုလုပ်ခြင်းမျိုးကိုလည်းသံလိုက်ပစ္စည်းများပြုလုပ်ရန်အသုံးပြုသည်။ “အချက်အလက်နဲ့ ဗဟုသုတ တော်တော်များများကို တခြားအရာတွေမှာ အသုံးချနိုင်ပါတယ်” ဟု ၎င်းက ဆိုသည်။ "ဒါက သမားရိုးကျ တည်ဆောက်ပုံ သတ္တုဗေဒ ဖြစ်ပေမယ့်၊ ဒီကျောင်းသုံး သတ္တုဗေဒ ပညာရပ်ကို ကျောင်းသုံး ပစ္စည်းတွေ အသစ်နဲ့ အသုံးချနိုင်တယ်။"