Nieuw onderzoek: ontgrendelen van het ‘materiaalgenoom’ voor toekomstige technologie en ontwerpinnovaties

AmsterdamWetenschappers van de Universiteit van Sydney hebben een nieuwe manier ontwikkeld om kristallen onder een microscoop te bestuderen. Deze methode kan zeer kleine veranderingen in de structuur van materialen op atomair niveau detecteren. Dit kan bijdragen aan de productie van sterkere en lichtere metalen en betere halfgeleiders voor toekomstige technologieën.

Professor Simon Ringer van de Faculteit Luchtvaart-, Mechanische en Mechatronische Techniek leidde het onderzoek. Het onderzoeksteam maakte gebruik van atom probe tomografie (APT) om de kortbereik-orde (SRO) in materialen te bestuderen. Deze methode vormt een belangrijke stap in het begrijpen van de ordening van atomen binnen materialen.

Belangrijke inzichten:

• APT maakt het mogelijk om atomen driedimensionaal te visualiseren.
• SRO speelt een cruciale rol in de ontwikkeling van innovatieve materialen.
• De bevindingen kunnen invloed hebben op staal, halfgeleiders en magneten.

De studie onderzocht hoog-entropie legeringen (HEA's). Deze materialen winnen aan populariteit voor geavanceerde technische toepassingen. Ze kunnen worden gebruikt in straalmotoren, energiecentrales en kernreactoren. Wetenschappers willen legeringen ontwikkelen die bestand zijn tegen hoge temperaturen en straling.

Dr. Mengwei He, onderzoeksmedewerker aan dezelfde instelling, onderstreepte het belang van deze ontdekking. Hij gaf aan dat het hun manier verandert in het ontwerpen van materialen. Door het meten en begrijpen van de korte-afstandsorde (SRO) kunnen ze zien hoe veranderingen op atomair niveau de prestaties van materialen beïnvloeden.

Lees ook:

Vandaag · 07:58

Spraakherkenning verbetert voor parkinsonpatiënten via aandachtig leren

Het team onderzocht kobalt-chroom-nikkel legeringen en de invloed van verschillende warmtebehandelingen op hun structuur. Dr. Andrew Breen, een senior onderzoeker, noemde dit een belangrijke vooruitgang. Ze hebben praktische methoden en computertools ontwikkeld om deze veranderingen te meten.

Professor Ringer stelde dat het eerder moeilijk was om SRO te meten omdat de atomaire structuren te klein zijn voor reguliere microscopen. De nieuwe APT-techniek biedt een oplossing voor deze problemen en geeft gedetailleerde beelden op atomair niveau.

Dr. Will Davids, nu werkzaam bij ingenieursbureau Infravue, heeft aangegeven dat de resultaten veelbelovend zijn. Het team heeft aangetoond dat ze de korteafstandsordening (SRO) in legeringen met meerdere componenten kunnen meten. Deze doorbraak zal naar verwachting van grote waarde zijn voor de materiaalwetenschap en de ingenieursgemeenschap.

De nieuwe methode stelt onderzoekers in staat om nauwkeuriger te simuleren, modelleren en voorspellen hoe materialen zich zullen gedragen. SRO biedt essentiële inzichten in de nabije atomaire structuren. Deze informatie is onmisbaar voor het ontwikkelen van materialen met specifieke eigenschappen, zoals sterkte.

Kortom, deze studie betekent een belangrijke vooruitgang in de materiaalkunde. Onderzoekers hebben nu een beter inzicht in de atomaire relaties binnen kristallen. Dit biedt talloze mogelijkheden om sterkere, lichtere en efficiëntere materialen te ontwikkelen.