Wissenschaftler Haben Herausgefunden, Wie Man Keramik Biegen Und Brechen Kann, Anstatt Zu Zerspringen

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Die forscher zapften die keramik mit elektrischen feldern, um ein zerspringen zu verhindern (obwohl sie bei ausreichendem druck immer noch reißen).

Ein Team von Wissenschaftlern hat herausgefunden, wie man Keramiken herstellen kann, die sich biegen und brechen, statt zu zerbrechen (obwohl sie unter genügend Druck noch knacken).

Dies ist eine potenziell lebensrettende Entdeckung: Hitzebeständige Keramiken sind kritische Materialien in heiß laufenden Maschinen und sie beschichten auch die Metallteile in Flugzeugmotoren. Keramiken sind jedoch auch gefährliche Materialien, mit denen sie arbeiten können, da sie dazu neigen, ohne Vorwarnung zu zerspringen. Und plötzliches Zersplittern ist eine schlechte Nachricht, wenn nur die Keramik ein Düsentriebwerk vor dem Schmelzen schützt. Ein Keramikmaterial, das sich unter Druck biegt und zusammenzieht, bevor es vollständig zerbricht, sollte längere Zeit überleben und sichtbare Anzeichen dafür zeigen, dass es lange vor dem tatsächlichen Zerbrechen bricht.

Um eine flexiblere Keramik zu bauen, haben sich die Forscher der Purdue University mit dem "Sintern" -Verfahren beschäftigt. Dabei handelt es sich um das Verfahren, bei dem eine Keramik mit extremer Hitze gebrannt wird, um ihre chemische Struktur, Form und Zähigkeit zu erhalten. [Fliegende Untertassen zur Gedankenkontrolle: 22 deklassifizierte Militär- und CIA-Geheimnisse]

Unter normalen Umständen dauert das Sintern lange, schrieb die Forscher in ihrer am 25. Mai in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Arbeit. Durch das Sintern kann eine Keramik unglaublich hart und verschleißfest werden, das Material wird jedoch spröde.

Flexible Materialien wie Metalle können vor dem Brechen gebogen werden, da sie nützliche "Defekte" aufweisen. Dies sind Orte in ihrer chemischen Struktur, an denen Moleküle falsch ausgerichtet sind und umeinander gleiten können. Keramiken haben typischerweise keine derartigen Defekte.

Durch Flash-Sintern einer hitzebeständigen Keramik mit der Bezeichnung Yttriumoxid-stabilisiertes Zirkoniumoxid oder durch Sintern unter Anlegen eines elektrischen Feldes könnten die Forscher diese Art von Defekten einführen. Als sie kleine Säulen des Materials unter Druck testeten, stellten sie fest, dass die flash-gesinterte Version drei bis vier Mal langsamer brach als normales Yttriumoxid-stabilisiertes Zirkonoxid (obwohl es nur halb so bruchsicher wie Metall war).

"Wenn wir bei niedrigen Temperaturen eine hohe Belastung aufbrachten, versagten in der Vergangenheit viele Keramiken ohne Vorwarnung.", Sagte Xinghang Zhang, Professor für Materialtechnik bei Purdue und Mitautor der Studie, in einer Erklärung. "Jetzt können wir die Risse sehen, aber das Material bleibt zusammen; dies ist ein vorhersehbarer Ausfall und viel sicherer für die Verwendung von Keramik."

Das bedeutet nicht, dass die Forscher bereit sind, das Zeug auf die Flugzeugmotoren zu legen, aber es bedeutet, dass Materialwissenschaftler nach weiteren Untersuchungen suchen.

Ursprünglich auf WordsSideKick.com veröffentlicht.


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