Предложена новая модель для предсказания твердости материалов
Ученые Сколтеха представили новую простую физическую модель для предсказания твердости материалов, основанную на информации о модуле сдвига и уравнениях состояния кристаллических структур. Модель полезна для широкого спектра практических применений — все параметры в ней можно определить с помощью базовых расчетов либо измерить экспериментально.
Результаты исследования представлены в журнале Physical Review Materials. Твердость — важное свойство материалов, определяющее их способность сопротивляться деформациям и другим повреждениям (вмятинам, царапинам) посредством внешних сил. Обычно твердость определяют путем вдавливания индентера в испытуемый образец, при этом индентер должен быть сделан из более твердого материала, обычно алмаза.
В этом случае твердость определяется на основе соотношения между максимальной силой вдавливания и отпечатком, который останется на образце. Современная промышленность нуждается в новых твердых и сверхтвердых материалах с улучшенными механическими свойствами по сравнению с традиционными материалами. Одно из решений этой проблемы — применение современных вычислительных методов для высокопроизводительного поиска (скрининга) материалов с улучшенными свойствами.
«Сегодня вычислительные методы достаточно развиты для точного прогнозирования структуры и свойств различных соединений и материалов. Однако важно не только предсказать структуру материала, но и точно рассчитать его механические свойства, — например, твердость, — которые необходимы для экспериментального синтеза материала с заранее определенными свойствами.
Существующие эмпирические модели для прогнозирования твердости основаны на прочности химических связей, степени ионности, электроотрицательности кристаллов и модулях упругости материалов. Нам удалось предложить простую и точную модель, основанную на таких свойствах материала, как сдвиговый модуль упругости и производной объемного модуля упругости по давлению. Оба свойства могут быть получены в результате экспериментов или атомистического моделирования», — рассказал первый автор работы Фаридун Джалолов, аспирант программы «Науки о материалах» в Сколтехе.
Важность использования сдвигового модуля в модели твердости обусловлена его особенностью зависеть от направлений деформации кристаллической структуры — это позволило рассчитать пространственную зависимость твердости для ряда материалов с учетом анизотропии структуры кристаллов. Производная от модуля упругости по давлению, полученная из уравнения состояния, позволила учесть влияние температуры на твердость.
«Мы продемонстрировали, что модель твердости работает для твердых и сверхтвердых материалов на примерах диборида рения (ReB2) и карбида бора (B4C). Полученная температурная зависимость твердости хорошо согласуется с имеющимися экспериментальными измерениями и прогнозами моделей на основе машинного обучения. Все величины в нашей модели могут быть получены непосредственно из расчетов или экспериментов, поэтому модель пригодна для практического применения», — добавил профессор Проектного центра по энергопереходу Сколтеха Александр Квашнин, соавтор и научный руководитель работы.
Telegram 
Дзен 
VK Британские ученые обнаружили, что кофеин активирует древний молекулярный регулятор метаболизма — систему AMPK. Этот механизм регулирует устойчивость клеток к стрессу, ремонт ДНК и контроль роста. Открытие объяснило, почему кофеин связывают с более здоровым старением.
Ученые из МФТИ с коллегами из МГУ построили аналитическую теорию вихря Абрикосова, оказавшегося внутри отдельного зерна сверхпроводящей пленки. Это микроскопический вихрь электрического тока, который течет внутри сверхпроводника второго рода вокруг крошечной несверхпроводящей области ядра вихря.
Мужской пол плода связан с повышенным риском трудных родов, причем как у человека, так и у других видов млекопитающих, выяснили авторы нового исследования. Мало того, вынашивание сыновей более затратно для женского организма, чем вынашивание дочерей. Однако с точки зрения эволюции эти риски оправданны.
Особо чистый германий — полупроводниковый материал с минимальным содержанием примесей, который активно используют в ядерной физике, медицине и оборонной промышленности. Российские ученые предложили новую технологию, позволяющую получить монокристаллы германия особой чистоты.
Артем Оганов стал иностранным членом Национальной академии наук Республики Армении. В прошлом этой чести также удостоился физик Юрий Оганесян.
В Нидерландах 7 сентября открылся крупнейший в Европе комплекс по улавливанию углекислого газа. При этом храниться углекислый газ будет в Норвегии.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно