A magnézium az alumíniumnál is kevésbé sűrű fém, ezért sok üzemanyagot takaríthatnánk meg, ha szerkezeti anyagként felhasználhatnánk például a repülőgépgyártásban. Különleges kristályszerkezete miatt azonban ez a fém az alumíniumnál jóval kevésbé alakítható. A magnéziumban a maradandó deformáció (vagyis az alakváltozás) gyakran úgynevezett ikresedési folyamattal megy végbe, melynek során a deformációt egy ikerhatár mozgása idézi elő. Az ikerhatár két egymáshoz képest tükrözött kristályrácsot választ el, innen ered a mechanizmus megnevezése. Habár a mechanizmus régóta ismert, dinamikája és mikroszkopikus részletei máig feltáratlanok.

A jelenség alaposabb megismerésére az ELTE Anyagfizikai Tanszékének munkatársai nemrég mikromechanikai vizsgálatokat végeztek tiszta magnéziumon. Ehhez az ELTE Központi Kutató és Ipari Kapcsolatok Centrumának Magyarországon egyedülálló eszközparkját vették igénybe, amely lehetővé tette mikrométeres méretű mintadarabok előállítását és deformációját. A kutatók tömbi magnéziumból ionsugaras porlasztással téglatest alakú mikrooszlopokat állítottak elő, majd ezeket a kutatócsoport által fejlesztett pásztázó elektronmikroszkópba helyezhető deformációs eszköz segítségével összenyomták, és a mikroszkóppal megvizsgálták az alakváltozásukat. A kísérletet különlegessé teszi, hogy a deformációs folyamatot végig is nézhetjük. Az alábbi videón láthatjuk, amint egy lapos gyémántfej segítségével összenyomják a mintadarabot:

A deformáció közben megjelenő világosabb tartományok az ikresedett régiók. A színváltozást az okozza, hogy az elfordult kristályrács és a képalkotást végző pásztázó elektronok között megváltozik a kölcsönhatás. Megfigyelhető, hogy az ikresedett tartományok lavinaszerűen alakulnak ki, és egy kritikus méretet elérve megáll a növekedésük. Később, egy másik ponton egy újabb tartomány jelenik meg.

Az eredményeket a prágai Károly Egyetem munkatársai és az ELTE kutatói közösen értékelték ki. Képelemzéssel meghatározták az ikresedett tartományok méretét és az ikerhatárok terjedési sebességét, majd végeselem szimulációkkal meghatározták a minta belsejében kialakuló mechanikai feszültségeket, és az eredményekből arra következtettek, hogy az anyagnak energetika szempontból jobban megéri egy új ikresedett tartományt elindítani, mintsem a korábbit tovább növelni, és ezért áll meg növekedése egy kritikus ponton. „A mikromechanikai vizsgálatok során

egészen apró mintadarabokon figyelhetjük meg, hogyan változik az anyagok alakja és szerkezete,

és ez új távlatot nyit az anyagtudományban. Ezen a méretskálán elemi deformációs mechanizmusokat figyelhetünk meg közvetlenül, ami közelebb visz minket a technológiai szempontból kulcsfontosságú anyagok és folyamatok – jelen esetben a magnézium és az ikresedés – megértéséhez” – mondja Ispánovity Péter Dusán, a Mikromechanika és Multiskálás Modellezés Kutatócsoport vezetője, az ELTE TTK Anyagfizikai Tanszékének adjunktusa.

Mindez nem történhetett volna meg az ELTE Magyarországon egyedülálló mikromechanikai eszközparkja nélkül. „A több éves technológiai és infrastrukturális fejlesztések eredményeként kutatócsoportunk mikromechanika terén bármelyik vezető laboratóriummal felveszi a versenyt” – jegyzi meg Groma István egyetemi tanár, akinek vezetésével az ELTE Anyagfizikai Tanszék munkatársai a kísérletek során használt deformációs eszközt kifejlesztették. Az ELTE Anyagtudományi Kiválósági Programjának keretei között és támogatásával létrejött kutatás eredményeiről a rangos Materials & Design Open Access folyóirat a címlapján számolt be.

(Ez a cikk eredetileg az ELTE honlapján jelent meg, engedéllyel használtuk fel. A címlapkép illusztráció, forrása: Getty Images Hungary)

További cikkek a témában:

A légitaxik után jöhetnek a légibuszok? A Kelekona által nemrég bejelentett légi járművel egyszerre akár negyvenen is utazhatnának.

Először tankolt meg drón a levegőben egy vadászrepülőt A vezető nélküli eszköz egy F/A 18 Super Hornet gép utántöltésével demonstrálta, hogy a drónok is alkalmasak a tanker szerepére és képesek jól működő formációban repülni a másik géppel a tankolás idejére.

Dubajban hamarosan drónok gerjeszthetnek csapadékot a felhőkből Az angol fejlesztésű robotrepülők elektromos impulzusokkal töltenék fel az vízcseppeket, amelyek ettől megduzzadnának, és még elpárolgásuk előtt elérnék a felszínt.