Прочный, твёрдый, маленький
По мере расширения области, исследуемой физикой и используемой техникой, решённые вопросы возникают заново, традиционные методы перестают работать. Новое требует новых подходов, поэтому нанообласть — не просто что-то маленькое, а новая область. Вот, например, твёрдость, прочность, жёсткость — не всё ли мы об этом знаем, и давно? Прочность исследовал ещё Леонардо да Винчи! Но в Тамбовском и Московском государственных университетах собрали, проанализировали и сопоставили данные, имеющиеся в этой области, и оказалось, что знаем мы не всё.
Подробный разбор методов исследования сопровождён важным замечанием: «существует общая тенденция — чем менее трудоёмка и проста подготовка образцов, тем сложнее интерпретация результатов». Читая подобные работы и погружаясь в материал, мы делаем свои маленькие открытия. В качестве индентора, острия, погружаемого в материал при измерении твёрдости, используют трёхгранную или четырёхгранную алмазную пирамидку. Оказывается, трёхгранная лучше, потому что у неё всегда есть вершина, а четыре плоскости не сходятся в точке, и образуется перемычка! Или вот — понятно, что индентор изнашивается при работе с твёрдыми материалами и точность падает. Но она падает и при работе с мягкими материалами — потому что крупинки мягкого отрываются и налипают на индентор.
Исследование механических свойств со-временными методами производится одновременно с электронной микроскопией и рентгеновскими методами. Высокая чувствительность, нанометровое пространственное и миллисекундное (а иногда и микросекундное) временнoе разрешение позволяют исследовать ход элементарных событий пластической деформации — зарождение и движение скоплений точечных дефектов, границ зёрен, отдельных дислокационных петель. Современные методы дают возможность изучать механические свойства даже биоматериалов — тканей, живых клеток и макромолекул. Особое внимание авторы уделяют зависимости параметров от размеров объектов и атомным механизмам деформации.
Головин Ю. И. Наноиндентирование и механические свойства материалов в субмикро- и наношкале. Недавние результаты и достижения. ФТТ, 2021, вып. 1, с. 3.
Головин Ю. И., Головин Д. Ю. Механические и теплофизические свойства материалов в микро- и наношкале через призму стрейнтроники. Известия РАН. Серия физическая, 2021, № 7, с. 927.
