"Toen we ons verdiepten in de mechanismen van slip band vorming, realiseerden we ons dat de traditionele theorieën cruciale nuances misten over het gedrag van geavanceerde materialen", legt Penghui Cao uit, de corresponderende auteur van de studie en universitair hoofddocent werktuigbouwkunde en lucht- en ruimtevaarttechniek aan UC Irvine.
In Irvine, Californië, kondigden wetenschappers van de University of California, Irvine (UC Irvine) op 1 mei 2025 een doorbraak aan in het begrip van slip banding in metalen. Dit fenomeen, cruciaal onder drukspanning, heeft inzichten onthuld die een revolutie teweeg kunnen brengen in geavanceerde materialen die worden gebruikt in energiesystemen, ruimteverkenning en nucleaire toepassingen.
Het UC Irvine-team daagde het traditionele Frank-Read-model uit en introduceerde het concept van uitgebreide slip bands. Hun onderzoek toont aan dat deze bands worden gevormd als gevolg van de deactivering van bestaande dislocatiebronnen, gevolgd door de activering van alternatieve bronnen.
Onderzoekers onderzochten een chroom-, kobalt- en nikkellegering, een van de sterkste bekende materialen. Met behulp van geavanceerde microscopie en atomistische modellering observeerden ze slipgedrag op atomair niveau in microschaal pilaren onder mechanische compressie.
Beperkte slip bands vertoonden smalle glijzones met minimale defecten, terwijl uitgebreide bands een hoge dichtheid aan vlakke defecten vertoonden. "Onze bevindingen bieden een duidelijker beeld van collectieve dislocatiebeweging en vervormingsinstabiliteit, wat cruciaal is voor het bevorderen van het gebied van de materiaalkunde", aldus Cao.
Deze bevindingen hebben praktische toepassingen in de lucht- en ruimtevaarttechniek, waar materialen worden blootgesteld aan extreme spanningen. In de nucleaire sector kunnen op maat gemaakte materiaaleigenschappen de veiligheid en prestaties verbeteren.
Het onderzoeksteam benadrukt de samenwerkingsgeest die dit werk aandrijft en maakt gebruik van expertise op het gebied van engineering en materiaalkunde. De studie werd gefinancierd door het Amerikaanse ministerie van Energie, UC Irvine en de National Science Foundation.
Dit onderzoek verfijnt de bestaande kennis over slip banding en legt de basis voor toekomstig onderzoek naar geavanceerde materialen. De uitdaging is nu om deze inzichten te vertalen in tastbare toepassingen die de prestaties van materialen in kritieke omgevingen verbeteren.