แปลและเรียบเรียง โดย มาริสา คุณธนวงศ์

เหล็กพิเศษเลียนแบบกระดูก เพิ่มความทนทานต่อการแตกร้าวได้ดีกว่าเดิม

ทีมวิจัยจากสามสถาบันในประเทศสหรัฐฯ ญี่ปุ่นและเยอรมนี ร่วมกันคิดค้นโดยนำเหล็ก ferrite-cementite pearlitic steel และ martensite-austenite transformation-induced plasticity steel มาออกแบบให้มีชั้นบางๆหลายชั้นโดยเลียนแบบโครงสร้างแบบลำดับขั้น (hierarchical structure) ของกระดูกเพื่อเพิ่มความทนทานต่อการล้า และลดการเกิดรอยร้าวแม้ได้รับความเค้นสูง เหมาะกับการนำไปใช้ประโยชน์หลายด้านตั้งแต่ใช้ทำเครื่องบิน ยานอวกาศ รถไฟหรือแม้แต่ใช้ทำสะพาน


 

 

 

 

เหล็กดังกล่าวได้รับการออกแบบให้มีส่วนประกอบเล็กๆที่มีสถานะกึ่งเสถียรซึ่งเป็นบริเวณที่นุ่มและยืดหยุ่นกว่าตำแหน่งอื่นลอยอยู่ระหว่างบริเวณที่มีสถานะเสถียรซึ่งเป็นบริเวณที่แข็งคล้ายกับโครงสร้างภายในกระดูก

ในการทดสอบเหล็กดังกล่าวภายใต้แรงเค้นต่ำและสูงสลับกันเป็นวัฏจักร พบว่าที่ระดับแรงเค้นต่ำ การเปลี่ยนเฟสของเหล็กนั้นจะช่วยดูดซับพลังงานของรอยร้าวที่ขยายตัว ทั้งยังช่วยหยุดการเติบโตของรอยร้าวทั้งหมดได้ด้วย และยังพบว่าที่ระดับความเค้นสูง ความขรุขระของรอยร้าวจะเป็นตัวช่วยเพิ่มความทนทานของเหล็กได้เช่นเดียวกับ ที่พบได้จากลักษณะซิกแซกบนรอยร้าวของกระดูกนั่นเอง

สนใจอ่านเพิ่มเติมที่ https://nanotechweb.org/cws/article/tech/68109
งานวิจัยฉบับเต็ม Vol. 355, Issue 6329, pp. 1055-1057 https://dx.doi.org/10.1126/science.aal2766

Scroll Up