Перлитная сталь, или перлит, является одним из самых прочных материалов в мире и может быть изготовлена из длинных тонких проволок. Сила перлита позволяет ему выдерживать очень тяжелый вес, а также обладает уникальной способностью растягиваться и сжиматься без разрушения (пластичность). Пластичность важна для строительства мостов, потому что даже очень прочные материалы могут разрушаться при растяжении, если они недостаточно пластичны. Вот почему конструкции из бетона все еще могут разрушаться во время сильных землетрясений. Pearlite используется для подвесных мостов, чтобы помочь им выдерживать сильные колебания, поддерживая тяжелый вес.
Перлит изготовлен из чередующихся нанослоев цементита и феррита. Цементит делает его прочным, а феррит — пластичным. Однако до сих пор исследователи не знали точно, как они работали вместе, чтобы придать перлиту особое качество, или как контролировать свою динамику, чтобы создать еще лучший материал. Исследователи из Университета Канадзава обнаружили, что нарушения или дислокации в расположении атомов вдоль границы раздела между цементитом и ферритовым слоем защищают цементит от разрушения при растяжении или сжатии. Их исследование было опубликовано в прошлом месяце в журнале Acta Materialia .
«Расстояние между дислокациями на границе цементит-феррит определяет, как деформация проходит через нанослои», — говорят авторы. «Управление структурой дислокаций и расстоянием между дислокациями может контролировать пластичность перлита».
Исследователи использовали компьютерное моделирование, чтобы увидеть, как перлитная проволока будет деформироваться с дислокациями разной ориентации и разного расстояния между ними вдоль поверхности раздела феррит-цементит. Они обнаружили, что конкретные дислокационные структуры и расстояния могут препятствовать образованию или распространению трещин по всему слою цементита.
«Повышение пластичности перлита означает, что он может противостоять большему усилию сдвига, не ломаясь и не разрываясь», — говорят авторы. Это может привести к созданию нового поколения материалов для строительства зданий и мостов, способных противостоять сильным землетрясениям.
Исследователи полагают, что манипулирование дислокациями, состоящими из целых кластеров атомов, может быть общей техникой для повышения не только пластичности, но и других свойств материалов для удовлетворения конкретных инженерных и строительных потребностей.
