Ученые доказали, что сверхэластичность существует и в наномире

Москва, 12:00, 12 Июн 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Исследователи Университета Басков изучили свойства сверхэластичности на нанометровом уровне, основанные на сдвиге столбов сплава. В статье Nature Nanotechnology, исследователи сообщили, что материал менее одного микрона в диаметре ведет себя по-иному. Это сверхэластичное поведение открывает новые пути в применении микросистем с гибкой электроникой.

Сверхэластичность — это физическое свойство, благодаря которому в значительной степени можно деформировать материал, до 10%, что намного выше, чем эластичность. Поэтому, когда напряжение прикладывается к прямому стержню, стержень может принимать U-образную форму, а когда снятое напряжение удаляется, стержень снова полностью выпрямляется. Хотя это было хорошо доказано в макроскопических материалах, до сих пор никто не смог исследовать эти свойства сверхэластичности в микрометрических и нанометровых размерах.

Сверхэластичный эффект поддерживается в медно-алюминиево-никелевом сплаве. Этот сплав с памятью формы, Cu-14Al-4Ni, проявляет сверхэластичность при температуре окружающей среды.

С помощью ионной пушки ученые построили микропиллары и нанопиллары этого сплава диаметром от 2 мкм до 260 нм где микрометр составляет одну миллионную часть метра и нанометр тысячу миллионной доли метра. К ним они применяли напряжение с помощью наноиндентера, который позволяет применять чрезвычайно малые силы, а затем измеряли их поведение.

Исследователи впервые подтвердили и количественно определили, что при диаметрах менее микрометра наблюдается значительное изменение свойств, связанных с критическим напряжением для сверхэластичности. «Материал начинает вести себя по-разному и нуждается в гораздо более высоком напряжении, чтобы это произошло. Сплав продолжает проявлять сверхэластичность, но при гораздо более высоких напряжениях», — сообщает о результатах профессор Сан-Хуан. «Мы предложили атомную модель, которая позволяет понять, почему и как атомная структура этих столбов изменяется, когда применяется напряжение».

Профессор подчеркнул важность этого открытия — «впечатляющее сверхэластичное поведение в небольших масштабах», которое открывает новые пути в разработке сплавов с памятью формы для создания гибких микросистем и электромеханических наносистем. В результате можно будет создавать микросистемы с гибкой электроникой и устройствами, которые могут быть имплантированы в организм человека.

«Это открытие, которое, как ожидается, будет иметь большие научно-технические последствия и даст возможность революционизировать различные аспекты в смежных областях», — заключил Сан-Хуан