科学家提出了新的工程方法可以改善我们建造建筑物和桥梁的方式

作者：杨超月

我们知道，珠光体非常坚韧且具有可拉伸性，使其成为桥梁和其他需要承受大量压力的结构的首选材料。但是日本研究人员终于弄清楚了这种钢合金实现其惊人机械性能的具体方法。

也被称为“珠光体钢”，这种钢被认为是人类有史以来最坚固的材料之一。它可以变成各种形状，包括可以在强风时支撑细长形式的悬索桥的细长长度。

珠光体具有很高的负载能力，因此可以支撑相当多的质量。但是延展性才是真正发挥作用的地方。延展性是材料在破裂之前收缩和拉伸的能力。这对于建造桥梁和其他承重结构是重要的属性。(相关：生物塑料是否可以成为3D打印建筑物的更可持续的选择?)

珠光体超强，非常有弹性，而且非常神秘

在承重方面，有一些建筑材料可以匹配甚至超过珠光体的强度。但是这些材料的延展性要低得多。如果将它们拉伸，则这些材料将比其珠光体等效物早断裂。

例如，混凝土是非常坚固的建筑材料。但是足够强大的地震可以使坚固的混凝土结构容易倒塌。

另一方面，悬索桥显得脆弱。但是由于珠光体的存在，它们可以支撑很大的重量。同样的钢材可以帮助这些桥梁承受强烈地震带来的严重结构应力。

珠光体是由渗碳体和铁素体组成的合金。两种材料排列在仅纳米厚的交替层中。

渗碳是由铁和碳制成的。也称为碳化铁，它使合金具有出色的结构强度。同时，铁素体是氧化铁和另一种金属的混合物，它对珠光体的惊人延展性负责。

尽管钢铁制造商知道如何生产珠光体，但他们和研究人员都不知道渗碳体和铁素体的结合如何使合金具有独特的强度和延展性。他们也不知道如何调整和改善化合物之间的相互作用。

渗碳体和铁素体之间的空隙使珠光体具有惊人的延展性

金泽大学的研究人员声称，他们现在知道珠光体超强强度的秘密。在渗碳体层和其铁素体对应物之间的界面原子结构中存在“位错”。每当化合物被压缩或被迫拉伸时，这些缝隙就消除了脆性渗碳体的应力。

研究人员和合著者Tomotsugu Shimokawa说：“渗碳体-铁素体界面上的位错之间的间距决定了变形如何穿过纳米层。”“操纵位错结构和位错之间的距离可以控制珠光体的延展性。”