在小规模材料测试中打破温度障碍

研究人员已经证明了一种在超高温下测试微观航空材料的新方法。通过结合电子显微镜和激光加热，科学家可以比传统测试更快，更便宜地评估这些材料。

伊利诺伊大学香槟分校伊利诺伊大学材料科学与工程学教授沉狄龙和桑迪亚实验室的合作者进行的这项新研究的结果发表在《纳米快报》上。

十年前，航空材料的进步涉及测试大型，昂贵的模型和多年的发展。现在，科学家和工程师使用微观实验来帮助创建新材料并了解导致材料失效的化学和物理特性。

狄龙说：“微型机械测试提供了将材料分解成组件并在原子水平上看到缺陷的机会。”

到目前为止，研究人员还无法在飞行过程中关键部件所经历的极端温度下成功进行微型材料测试。

狄龙说：“不幸的是，用新材料或现有材料的组合在1000摄氏度以上的超高温下进行实验确实很困难，因为这会破坏测试机制本身。”

他说，这种温度障碍已经延缓了用于商业用途的新材料的开发，例如火箭和车辆，它们需要在远高于当前研究极限“几百摄氏度”的温度下进行测试。“我们在本文中演示的方法将大大减少使这些测试成为可能的时间和费用。”

他们的超高温测试以独特的方式结合了两个常用工具。使用透射电子显微镜和有针对性的激光加热，他们能够在样品蒸发之前看到并控制材料在最高温度下变形的位置和方式。

狄龙说：“我们能够通过TEM将激光与机械测试仪精确地结合在一起，从而可以加热样品而不会使机械测试仪过热。” “我们的测试使您无需进行任何特殊处理即可生长材料的薄膜，然后将其放入显微镜中以测试许多不同的机械性能。”

作为概念的证明，该研究测试了用于燃料电池和隔热涂层的二氧化锆的温度高达2,050 C，“该温度远高于您以前能做的任何事情，” Dillon说。

狄龙说，该论文将导致“将来会有更多的人将这种技术用于高温测试，因为它们更容易实现，并且对工程的兴趣肯定存在。”

狄龙还隶属于伊利诺伊州的材料研究实验室。国家科学基金会和陆军研究办公室支持了这项研究。

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