Технологии
Прочее
25.04.2008, 00:00

Самолечение: Керамика сможет восстанавливаться

Проведенные с помощью суперкомпьютеров расчеты показали, что возможно создать керамические материалы, способные к самовосстановлению после радиационного повреждения. Это может привести к созданию более эффективных компонентов ядерных электростанций и более безопасных хранилищ для их радиоактивных отходов.
Самолечение: Керамика сможет восстанавливаться

Исследование было проведено в лабораториях PNNL Рамой Деванатаном (Ram Devanathan) и Уильямом Уэбером (William Weber), которые так прокомментировали его: «Если вам требуется материал, способный противостоять радиации, скажем, тысячу лет, придется придумать что-то с возможностями постепенно самовосстанавливаться». Используя производительную мощь нескольких суперкомпьютеров, ученые провели симуляцию взаимодействий «керамических» фрагментов, состоящих из миллионов атомов.

Не занимайтесь самолечением! В наших статьях мы собираем последние научные данные и мнения авторитетных экспертов в области здоровья. Но помните: поставить диагноз и назначить лечение может только врач.

За основу они взяли материал, состоящий из оксида циркония, стабилизированного включениями оксида иттрия. Дело в том, что такой материал сам по себе включает мельчайшие дефекты структуры из-за того, что электрический заряд атомов иттрия меньше, чем у циркония. И чтобы восполнить возникающий из-за этого дисбаланс, связанный с цирконием кислород смещается к иттрию, создавая вакантные места, которые тоже весьма «привлекательны» для кислорода. В итоге атомы кислорода то и дело скачут то туда, то обратно. «Это как класс непоседливых младших школьников, — говорит Деванатан, — как только учитель отворачивается, они сразу вскакивают со своих мест».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Затем ученые симулировали процесс взаимодействия отдельного атома с альфа-частицей радиоактивного излучения. При столкновении с атомным ядром такие разогнанные частицы передают ему часть своей энергии, заставляя ядро «скакать», разрушая окружающую структуру. Наконец, они перешли к симуляции всего процесса для группы из миллионов атомов — и вот тут-то им и понадобились силы нескольких суперкомпьютеров. Выяснилось, что именно «непоседливость» атомов кислорода и создает своего рода «эффект самовосстановления»: на место выбитых со своих позиций атомов тут же находятся заместители. Для сравнения они провели симуляцию радиационного воздействия на обычную циркониевую пластинку, и показали, что ее структурная целостность нарушается гораздо быстрей.

По мнению некоторых экспертов, самовосстанавливающиеся материалы в будущем сильно изменят облик современных технологий и производств. Читайте об аналогичных разработках: «Самолечащаяся резина», «Вечный двигатель».