• 我的订阅
  • 科技

量子突破为生产"坚不可摧"的金属铺平道路

类别:科技 发布时间:2024-04-02 10:28:00 来源:大可数学人生工作室

科学家们开发出一种基于量子力学的方法来预测金属的延展性,事实证明这种方法对高温条件下使用的材料特别有效。这种创新方法强调了局部原子畸变的重要性,可对数千种材料进行快速测试,从而简化了航空航天和能源等行业的开发流程。

来自艾姆斯国家实验室和德克萨斯农工大学的科学家团队开发出了一种预测金属延展性的新方法。这种基于量子力学的方法满足了对廉价、高效、高通量的延展性预测方法的需求。研究小组在难熔多元素合金上演示了这种方法的有效性。这些材料在高温条件下的应用备受关注,但它们往往缺乏必要的延展性,无法应用于航空航天、核聚变反应堆和陆基涡轮机等领域。

研究小组发现,较高(增加)的电荷活性是体心立方金属延展性提高的原因。黄色区域代表间隙(原子之间的区域)中较高的电子电荷,对应于电荷活性的增加,从而导致较高的延展性。浅蓝色区域是电荷活性较弱的间隙。在这张图片中,每个原子都用不同的颜色表示,如上文所述的钽(Ta)、钼(Mo)和钨(W)。蓝色、粉色和红色等值线表示每个原子周围的电荷分布。资料来源:美国能源部埃姆斯国家实验室

量子突破为生产坚不可摧的金属铺平道路

预测金属延展性的挑战

延展性描述的是一种材料在不开裂或断裂的情况下承受物理应变的能力。据艾姆斯实验室科学家、理论设计工作负责人普拉尚-辛格(Prashant Singh)介绍,目前还没有预测金属延展性的可靠方法。此外,试错实验既昂贵又耗时,尤其是在极端条件下。

原子建模的典型方法是使用对称的刚性球体。然而,辛格解释说,在实际材料中,原子大小不一,形状各异。当混合具有不同大小原子的元素时,原子会不断调整以适应固定的空间。这种行为会造成局部原子变形。

量子力学增强了延展性预测能力

新的分析方法结合了局部原子畸变来确定材料是脆性还是延展性。它还扩展了当前方法的功能。"它们(当前方法)在区分微小成分变化的韧性和脆性系统方面效率不高。但新方法可以捕捉到这种非微小的细节,因为现在我们在方法中添加了量子力学特征,而这正是我们所缺少的,"辛格说。

这种新型高通量测试方法的另一个优点是效率高。辛格解释说,它可以快速测试数千种材料。这种速度和能力使得预测哪些材料组合值得进行实验成为可能。这就最大限度地减少了通过实验方法发现这些材料所需的时间和资源。

高温应用的验证和影响

为了确定他们的延展性测试效果如何,艾姆斯实验室科学家欧阳高远领导了团队的实验工作。他们对一组预测的难熔多主元素合金(RMPEAs)进行了验证测试。RMPEAs 是一种有可能用于高温环境的材料,例如航空航天推进系统、核反应堆、涡轮机和其他能源应用。

通过验证测试,研究小组发现:"预测的韧性金属在高应力下发生了显著变形,而脆性金属则在类似载荷下开裂,这证实了新量子力学方法的稳健性。"

以上内容为资讯信息快照,由td.fyun.cc爬虫进行采集并收录,本站未对信息做任何修改,信息内容不代表本站立场。

快照生成时间:2024-04-02 11:45:11

本站信息快照查询为非营利公共服务,如有侵权请联系我们进行删除。

信息原文地址:

中国7大科技领先全球,西方国家感叹,追赶上中国太难了
...第四大科技——超级钢超级钢是一种具有超高强度和良好延展性的合金材料,广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑工程等领域。中国的超级钢技术研发始于20世纪末,经过多年努力,取得显著成
2024-07-22 13:44:00
...能突破。 汽车轻量化领域,创新新材研发的高强度、高延展性铝合金被广泛应用于新能源汽车车身、底盘及电池壳体,显著减轻车重10%-20%,有效提升续航里程与安全性能,推动汽车行
2025-08-23 08:22:00
传感技术重大突破:在室温下实现超过100纳秒的量子相干性
...神户大学 Yasuhiro Kobori 教授合作,报告称他们已经实现了量子相干性在室温下:量子系统随着时间的推移保持明确状态而不受周围扰动影响的能力
2024-03-11 10:23:00
神奇!敲击铁皮竟变盆子?金属拉伸之谜揭晓
...变金属的力学性能和加工性能。这对于提高材料的强度、延展性和塑性非常重要。对金属拉伸过程的研究具有重要的理论和实践意义。科学家们通过先进的实验技术和数值模拟方法,深入研究了金属
2024-01-03 10:04:00
...金设计理念与3D打印工艺设计结合,确定了一系列坚固、延展性好、易于打印的合金。关键的推动因素是氧和铁原子在α-钛相和β-钛相内部和二者之间的独特分布。研究人员在α-钛相中设计
2023-06-01 02:45:00
眉山这家公司致力让超高纯金属“国产化”
...好的载体,铜的纯度越高,意味着它的导电性、导热性、延展性、信息传输能力越优异。5G时代对信号的抗衰减、抗干扰的要求越来越高,这也意味着超高纯铜的需求量越来越大。2010年,公
2024-02-21 03:20:00
三星QN900D正式发布
...让整个电视画面犹如悬浮在周围环境中,增加了视觉上的延展性和互动性,实现无边界的视野效果。具有里程碑意义的12.9mm纤薄机身突破结构的设计束缚,与墙壁融为一体,带来全景体验。
2024-03-20 17:47:00
金属拉伸变盆子?不可思议的现象背后有何奥秘?
...的原因主要是材料的塑性变形特性。金属材料具有较高的延展性和可塑性。这种特性使得金属能够承受较大的拉力而不会立即断裂。金属的晶体结构具有层片状排列的结构,金属中的原子之间通过金
2023-12-12 10:38:00
创新创造风正举 一条链链出创新空间|牢记嘱托 展现新风采
...有限公司“依托该项目生产的新材料不仅在硬度、强度、延展性和耐腐蚀性等性能上表现优异,还更加绿色环保,同时生产成本还降低20%左右。”贵州大学材料与冶金学院院长刘其斌说。当前,
2025-03-22 12:25:00
更多关于科技的资讯:
主流商用办公笔记本怎么选? 锐龙7 8745H高性价比产品推荐
在数字化时代的今天,工作效率的提升已经成为企业在激烈市场环境中获取竞争优势的根本。作为打破时空壁垒的生产力加速器,商用办公笔记本已从传统的生产力工具跃升为企业数字化转型的核心引擎
2025-10-14 16:16:00
“周末去哪儿耍呢?”“找个厂子耍。”据媒体报道,如今,工厂游似乎成了很多年轻人的休假选择。小红书上也出现了很多假期如何工厂游的攻略
2025-10-14 12:00:00
今心与人格频率学:以东方智慧开启全民人格成长新时代
人格频率学苑创始人今心,以十余年九型人格研究为基础,敏锐发现传统人格分类模型的局限——无法精准界定群体特质,且难以解释同型号个体的差异化生命状态
2025-10-14 08:57:00
中新经纬10月13日电 题:2025诺贝尔经济学奖选择背后的时代深意作者 程实 工银国际首席经济学家10月13日,2025年诺贝尔经济学奖得主揭晓
2025-10-14 09:01:00
从国家专利到首个“酶解宠粮”标准,纯福建立行业新门槛
近年来,国内宠物食品行业正逐步告别低质低价竞争,转向以科研实力和产品力为核心的高质量发展阶段。这一转变标志着养宠观念的升级
2025-10-14 09:27:00
珍爱网:让信息安全成为爱情最坚实的底色
“我填写的信息会不会被泄露?”“万一遇到骗子怎么办?”随着网络交友和线上社交的普及,用户在享受便捷的同时,对信息安全的担忧也日益增加
2025-10-14 09:27:00
田轩:2025诺贝尔经济学奖,告诉了中国什么?中新经纬10月13日电 题:2025诺贝尔经济学奖,告诉了中国什么?作者 田轩 清华大学国家金融研究院院长
2025-10-14 09:37:00
苹果宣布向清华大学提供新一笔捐赠
10月14日,苹果官网发布公告宣布向清华大学启动一项新的捐赠计划,进一步深化公司对推动中国环境教育发展与培养下一代气候行动领袖的长期承诺
2025-10-14 10:56:00
安全生产是企业的“定盘星”,科技创新是安全的“护航舰”,职工健康是发展的“压舱石”。在生产线粉尘防治这一安全生产难题面前
2025-10-14 07:06:00
南京北站率先应用“智能模板无人工厂”算法是“图纸”,数据为“建材”南报网讯(记者何钢通讯员宁建轩)“机器人工友”精准协作
2025-10-14 07:33:00
乘“数”而上,构筑竞争新优势——河北以数字经济赋能高质量发展(二)3组数据,见证河北数字产业发展的澎湃动能——综合算力指数连续2年排名全国第一
2025-10-14 08:01:00
厦门网讯(厦门日报记者 沈彦彦)近日,厦门市商务局、厦门市财政局联合印发《厦门市促进直播电商产业园(基地)高质量发展扶持办法》(以下简称《扶持办法》)
2025-10-13 08:47:00
牢记嘱托 感恩奋进—— 安徽往前赶 | “风神之眼” 开启智慧送风时代 美博助推安庆宜秀“智造” 出海
大皖新闻讯 “人在哪,风就到哪!”10月10日,“牢记嘱托 感恩奋进 —— 安徽往前赶” 集中采访团走进安庆市宜秀区美博集团安庆智能化制造基地
2025-10-13 09:51:00
近日,在中国人民银行雄安新区分行指导下,中国银行河北雄安分行推动数字人民币硬钱包在雄安新区容东片区南文营社区食堂正式启用
2025-10-13 10:13:00
广州:“以税赋能”提振消费 黄金假期“好旺好彩”
羊城焕彩,共贺金秋。今年国庆假期与中秋佳节“快乐叠加”,又恰逢十五运会举办的冲刺阶段,广州旅游、餐饮、零售等消费场景迎来多轮热潮
2025-10-13 10:21:00