Разработан простой метод предсказания твердости новых материалов

МОСКВА, 16 января. /ТАСС/. Исследователи из России разработали физическую модель, которая позволяет относительно простым образом предугадывать твердость еще не созданных материалов, опираясь всего на два параметра - сдвиговый модуль упругости и производной объемного модуля упругости по давлению. Об этом сообщила пресс-служба "Сколтеха" (входит в группу ВЭБ.РФ).

"Существующие эмпирические модели для прогнозирования твердости основаны на прочности химических связей, степени ионности, электроотрицательности кристаллов и модулях упругости материалов. Нам удалось предложить простую и точную модель, основанную на таких свойствах материала как сдвиговый модуль упругости и производной объемного модуля упругости по давлению", - пояснил аспирант "Сколтеха" Фаридун Джалолов, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как отмечают Джалолов и профессор Александр Квашнин, усилия значительной части мирового сообщества материаловедов сейчас направлены на разработку новых особо твердых материалов. Их открытие позволит создать новые высокоэффективные обрабатывающие инструменты, повысить прочность различных деталей механических приборов, а также разработать новые защитные покрытия и абразивные материалы.

Как правило, ученые получают сведения о твердости новых материалов эмпирическим путем, в результате проведения физических замеров, однако эти данные в теории можно получать и при помощи математических расчетов. Пока их проведение осложнено тем, что существующие модели далеко не всегда дают корректный результат, не учитывают многие особенности в структуре кристаллов или же требуют серьезных вычислительных ресурсов.

Специалисты "Сколтеха" выяснили, что твердость уже существующих и пока не созданных материалов можно достаточно быстро и с высоким уровнем точности оценивать при помощи уравнений состояния кристаллических структур, опираясь на всего два физических параметра - сдвиговый модуль упругости и производной объемного модуля упругости по давлению. Оба этих значения можно определить как путем экспериментов, так и методами атомистического моделирования.

"Мы продемонстрировали, что наша модель твердости работает для твердых и сверхтвердых материалов на примерах диборида рения (ReB2) и карбида бора (B4C). Полученная температурная зависимость твердости хорошо согласуется с имеющимися экспериментальными измерениями и прогнозами моделей на основе машинного обучения. Все величины в нашей модели могут быть получены непосредственно из расчетов или экспериментов, поэтому модель пригодна для практического применения", - подытожил профессор Квашнин.