เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย เม็ดผลึกขนาดเล็ก เม็ดผลึกเล็กๆ ที่ประกอบเป็นโลหะแข็งส่วนใหญ่ก่อตัวอย่างไร เมื่อเหล็ก อะลูมิเนียม และโลหะหรือโลหะผสมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายอื่นๆ ผ่านกระบวนการทางอุตสาหกรรม เช่น การตัดเฉือน การรีด และการตีขึ้นรูป โครงสร้างระดับนาโนของพวกมันจะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก กระบวนการผลิตที่เร็วมากทำให้ยากต่อการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้
เนื่องจากความเร็วที่แท้จริงและขนาดที่เล็กที่เกิดขึ้น
แต่นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ในสหรัฐอเมริกาได้ประสบความสำเร็จในการทำสิ่งนั้นอย่างแน่นอน เกิดขึ้นเมื่อเม็ดคริสตัลก่อตัวขึ้นในโลหะภายใต้การเสียรูปที่รุนแรงในระดับนาโน งานของพวกเขาสามารถช่วยในการพัฒนาโครงสร้างโลหะด้วยคุณสมบัติที่ดีขึ้น เช่น ความแข็งและความเหนียว
โดยทั่วไป ยิ่งเม็ดคริสตัลเหล่านี้มีขนาดเล็กเท่าใด โลหะก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น นักโลหะวิทยามักจะพยายามลดขนาดเกรนโดยวางโลหะไว้ใต้ความเครียด หนึ่งในเทคนิคหลักที่พวกเขาใช้ในการทำเช่นนี้คือการตกผลึกซ้ำ ซึ่งโลหะจะเสียรูปที่ความเครียดสูงและถูกความร้อนเพื่อผลิตผลึกที่ละเอียดกว่า ในกรณีที่ร้ายแรง กระบวนการนี้สามารถผลิตธัญพืชที่มีขนาดนาโนได้
“ไม่ใช่แค่ความอยากรู้อยากเห็นในห้องปฏิบัติการ”
ทีมงาน MIT ที่นำโดยคริสโตเฟอร์ ชูห์ ได้กำหนดวิธีการดำเนินการขนาดเล็กที่มีความเร็วสูงนี้ พวกเขาทำสิ่งนี้โดยใช้เลเซอร์เพื่อยิงอนุภาคขนาดเล็กของโลหะทองแดงลงบนโลหะด้วยความเร็วเหนือเสียงและสังเกตสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคชนกับมัน Schuh ชี้ให้เห็นว่าความเร็วสูงดังกล่าว “ไม่ใช่แค่ความอยากรู้อยากเห็นในห้องปฏิบัติการ” ด้วยกระบวนการทางอุตสาหกรรม เช่น การตัดเฉือนความเร็วสูง การกัดผงโลหะด้วยพลังงานสูง และวิธีการเคลือบที่เรียกว่าสเปรย์เย็นทั้งหมดเกิดขึ้นในอัตราที่ใกล้เคียงกัน
เราได้พยายามทำความเข้าใจว่ากระบวนการเกิดผลึก
ใหม่ภายใต้อัตราที่สูงมาก” เขาอธิบาย “เนื่องจากอัตราดังกล่าวสูงมาก จึงไม่มีใครสามารถเจาะลึกเข้าไปในกระบวนการนั้นและพิจารณากระบวนการนั้นอย่างเป็นระบบมาก่อนได้”
ในการทดลอง นักวิจัยได้ปรับความเร็วและความแรงของแรงกระแทก จากนั้นจึงศึกษาบริเวณที่ได้รับผลกระทบโดยใช้วิธีกล้องจุลทรรศน์ระดับนาโนขั้นสูง เช่น การเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนที่สะท้อนกลับ และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด วิธีนี้ทำให้พวกเขาวิเคราะห์ผลกระทบของระดับความเครียดที่เพิ่มขึ้น
พวกเขาพบว่าผลกระทบที่ปรับแต่งโครงสร้างของโลหะอย่างมาก ทำให้เกิดเม็ดคริสตัลที่มีขนาดกว้างเพียงนาโนเมตร พวกเขายังสังเกตเห็นกระบวนการตกผลึกใหม่ซึ่งได้รับความช่วยเหลือจาก “นาโนวินนิ่ง” ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่รู้จักกันดีในโลหะที่เรียกว่าการจับคู่ ซึ่งเป็นข้อบกพร่องบางประเภทเมื่อส่วนหนึ่งของโครงสร้างผลึกพลิกทิศทาง
Schuh และเพื่อนร่วมงานตั้งข้อสังเกตว่ายิ่งอัตราการกระแทกสูงขึ้นเท่าใด การจับคู่ระดับนาโนก็จะยิ่งเกิดขึ้นบ่อยขึ้น สิ่งนี้นำไปสู่ธัญพืชที่มีขนาดเล็กลงเมื่อ “ฝาแฝด” ระดับนาโนแตกตัวเป็นเม็ดคริสตัลใหม่ กระบวนการนี้สามารถเพิ่มความแข็งแรงของโลหะได้ประมาณ 10 เท่า ซึ่ง Schuh อธิบายว่าไม่มีนัยสำคัญ
ความเข้าใจกลไกที่ดีขึ้น
Schuh อธิบายผลลัพธ์ของทีมว่าเป็นส่วนขยายของเอฟเฟกต์ที่เรียกว่าการชุบแข็งซึ่งมาจากการทุบด้วยค้อนในการตีโลหะธรรมดา “ผลกระทบของเราเป็นปรากฏการณ์ประเภทการตีขึ้นรูปมากเกินไป” เขากล่าว แม้ว่าผลลัพธ์จะสมเหตุสมผลในบริบทนั้น Schuh บอก กับ Physics Worldว่าอาจนำไปสู่ความเข้าใจทางกลไกที่ดีขึ้นว่าโครงสร้างโลหะก่อตัวอย่างไร ทำให้วิศวกรออกแบบเงื่อนไขการประมวลผลเพื่อควบคุมโครงสร้างเหล่านี้ได้ง่ายขึ้น “โครงสร้างระดับนาโนที่เล็กมากที่เราสังเกตเห็นในงานของเราเป็นที่สนใจในเรื่องความแข็งแกร่งของพวกมัน” เขากล่าว
อ่านเพิ่มเติมกลยุทธ์คู่: การรวมโครงสร้างการไล่ระดับสีเข้ากับการจับคู่ช่วยเพิ่มความแข็งแกร่ง เครดิต: Shutterstock bokehstore
ทำไมค่อยๆทำเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่ง
ตามที่สมาชิกในทีมAhmed Tiamiyuการค้นพบใหม่นี้สามารถนำมาใช้โดยตรงกับการผลิตโลหะในโลกแห่งความเป็นจริง “กราฟที่สร้างจากงานทดลองควรนำไปใช้ได้โดยทั่วไป” เขากล่าว “พวกมันไม่ใช่แค่เส้นสมมุติ”
ในการศึกษาซึ่งตีพิมพ์ในNature Materialsนักวิจัยได้มุ่งเน้นไปที่การทำความเข้าใจวิวัฒนาการของโครงสร้างของโลหะในระหว่างการกระทบ เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะศึกษาลักษณะอื่น ๆ เช่นอุณหภูมิรอบ ๆ บริเวณที่เกิดผลกระทบอย่างไร “ตอนนี้เรากำลังดำเนินการในทิศทางนี้” Schuh เปิดเผย
แม้ว่านักวิจัยจะลังเลใจเกี่ยวกับการใช้งานประตูใหม่โดยตรง อย่างน้อยก็ในตอนนี้ พวกเขากล่าวว่าขั้นตอนต่อไปคือการพิสูจน์ว่าสามารถทำงานได้ในช่วงเวลาที่เร็วกว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป “เราค่อนข้างมั่นใจว่าเป็นกรณีนี้ แต่การขยายระบบของเราให้มีประตูมากขึ้นเพื่อสร้างตรรกะที่ซับซ้อนจะเป็นปัญหามากขึ้น: ที่นี่เราจะต้องหาวิธีรักษาความเร็วสูง” บูลากีกล่าว
สำหรับการรวมประตูเหล่านี้เข้ากับอุปกรณ์จริง ทีมงานทราบว่าระบบจะต้องมีขนาดเล็กกว่าที่เป็นอยู่ในขณะนี้ นี่จะหมายถึงการใช้แผนออปติกระยะใกล้เพื่อหลีกเลี่ยงความจริงที่ว่าการโฟกัสด้วยเลเซอร์ไม่สามารถทำให้เล็กกว่าความยาวคลื่นของพัลส์เลเซอร์ที่ขับจริง (ประมาณ 800 นาโนเมตร) ซึ่งใหญ่เกินไปสำหรับมาตราส่วนความยาวอิเล็กทรอนิกส์ เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย
