Необычная трансформация: как ученые открыли способ сделать свинец более твердым, чем сталь
Новые свойства свинец проявил во время экспериментов, результаты которых опубликованы в издании Physical Review Letters. Чтобы изучить, как меняется прочность свинца под давлением, исследователи быстро сжали образец с помощью лазеров, которыми располагает Ливерморская национальная лаборатория имени Лоуренса, расположенная в Калифорнии. Давление внутри образца достигло примерно 400 гигапаскалей — такое же давление присутствует в ядре Земли.
Прочность материала характеризует его реакцию на напряжение — силу, приложенную к заданной области. Чем большее напряжение может выдержать вещество, прежде чем оно деформируется, тем оно прочнее. Физик Эндрю Крайгер из университета Лоуренса Ливермора и его коллеги наблюдали, как колебания в свинце растут и меняются в условиях высокого давления. Рост был относительно медленным, а значит металл был в 250 раз прочнее свинца, находящегося в нормальных условиях, и примерно в 10 раз тверже высокопрочной стали.
Исследование показывает, что давление меняет структуру свинца, вызывая перестройку его кристаллической атомной решетки. Ученые пришли к выводу, что именно это структурное изменение приводит к преобразованию свинца в более прочный металл.
Когда материалы сжаты, их свойства могут существенно измениться. Например, водород, представленный на Земле в виде газа, под давлением может превратиться в металл. Понимание того, как свойства вещества изменяются под давлением, может помочь создавать защитное снаряжение нового уровня, например, пуленепробиваемые жилеты. Кстати, башни танков Т-34 изготавливались методом литья под давлением, что делало их гораздо прочнее, чем башни других танков, участвовавших в Великой Отечественной войне.