Appliceringen av stress på ett fast ämne får materialet att flyta - ett fenomen som kallas Rayleigh-Taylor-instabilitet. Detta flöde får krusningar mönstrade på materialytan att växa, bildar jetliknande strukturer som kommer från ytan. Kredit:Shengtai Li och Hui Li/Los Alamos National Laboratory; bearbetad av APS/Joan Tycko
Ett kombinerat team av forskare från Lawrence Livermore National Laboratory i USA och Atomic Weapons Establishment i Storbritannien har funnit att snabb komprimering av bly till tryck av planetkärna gör det starkare än stål. I deras tidning publicerad i tidningen Fysiska granskningsbrev, gruppen beskriver hur de lyckades komprimera metallen så kraftigt utan att smälta den.
Att definiera styrka i ett material är svårt. Styrka kan syfta på ett materials förmåga att stå emot böjning eller brott under vissa förhållanden. Att göra saker ännu mer komplicerade är att styrkan hos ett givet material kan förändras under olika förhållanden - som när värme eller kompression appliceras. I denna nya insats, forskarna visade hur svårt det kan vara att fastställa hur starkt ett material är – i det här fallet, leda.
Bly är inte särskilt starkt. Att trycka en nagel mot en bils batteripol räcker för att skapa fördjupningar, till exempel. Men forskarna med denna nya insats rapporterar att metallen kan stärkas avsevärt genom att utöva extrema tryck.
Som en del av deras ansträngningar att bättre förstå karaktären av styrka i material, forskarna utsatte en bit bly som var ungefär lika stor som en ärta för en störtflod av lasrar med tillstånd av National Ignition Facility. I alla, de avfyrade 160 strålar mot provet samtidigt som de testade dess styrka genom att se små ringar bildas på dess yta. Forskarna tog detta tillvägagångssätt eftersom det gjorde det möjligt för dem att kontrollera temperaturen på ledningen genom att variera formen på laserpulserna.
I vanliga fall, att klämma en metall gör den varm – det krävs inte mycket värme för att få bly att smälta. Genom att använda lasrar, de kunde hålla blyprovet under dess smältpunkt när de gradvis ökade trycket under tiotals nanosekunder. För att mäta provet när trycket ökade, teamet använde röntgenstrålar för att se hur krusningar bildades på dess yta på grund av kompression som passerar genom den. Genom att mäta formen och längden på krusningarna, forskarna kunde mäta viskositet, flöde och styrka hos materialet när det deformeras.
Forskarna rapporterar att när den komprimeras till cirka 400 gigapascal, provet uppmättes till ungefär 10 gånger så starkt som höghållfast stål under omgivningsförhållanden.
© 2019 Science X Network
