Исследования показывают, что можно получить медь в четыре раза тверже, чем известный коммерческий материал. При этом можно сохранить и пластичность меди заодно. Что интересно, термопроводность и электропроводность этого материала тоже хороши, изготовление, например электрических проводов с улучшенными механическими свойствами выглядит и вообще многообещающим…

Твердость металлов зависит от их микроструктуры – чем меньше зерно, тем выше твердость металла. Тем не менее есть один вопрос, который интересовал всех – применим ли этот фундаментальный принцип к структурам со сверх малым зерном?

Материаловеды всего мира давно пытаются получить ответ на этот вопрос, и вот теперь счастье улыбнулось интернациональной группе китайско-датских исследователей – представителей академических и отраслевых научно-исследовательских организаций, которые достигли прорыва в понимании физики явления. И научный результат, полученный учеными, и его последствия для технологии совершенно очевидно имеют огромную важность. Результаты исследований опубликованы в последнем номере журнала Science (L. Lu, X. Chen, X. Huang, K. Lu. Revealing the Maximum Strength in Nanotwinned Copper, – Science 30 January 2009: Vol. 323. no. 5914, pp. 607 – 610; DOI: 10.1126/science.1167641).

Как и предполагалось, твердость поликристаллических материалов возрастает с уменьшением размера зерна. Однако, атомистические представления и неоднократное моделирование предполагали, что при зернистости ниже критического размера, металл может стать мягче. Эксперимент не только подтвердил теоретические выкладки, но и точно показал границу перехода – при зерне меньше 15 нанометров, металл опять становится мягче. Максимум твердости приходится на средний размер зерна, равный 15 нм (1 нм = 10^-9 м).

Исследования структуры различной зернистости с использованием электронной микроскопии позволили установить процессы, ответственные за изменение твердости при уменьшении зерна, которые оказались достаточно сложными.

Полученные успешные результаты и образцы сверхтвердых нано-металлов являются многообещающими для продолжения совместных исследований между Китаем и Данией. Стороны предполагают сконцентрировать усилия и начать исследования в области практических применений сделанного открытия.

Евгений Биргер