科学家首次利用激光超声波技术精确测量材料弹性

日期： 2022-02-17

浏览次数: 588

稿源：cnBeta.COM

这一突破的意义跟构成金属合金等材料的微观晶体的复杂排列有关，这些晶体的大小和形状各不相同，其数量可达数百万。传统上，测量这些材料的应力和应变之间的关系即所谓的弹性矩阵需要将它们切开或生长出一个晶体。但这些技术并不能应用于科学上已知的每一种材料，如喷气式发动机中使用的钛合金。只有一小部分材料对其弹性进行了测量，这使得许多材料的确切属性不明。

“许多材料（如金属）是由小晶体组成的，”来自诺丁汉大学、这项研究的负责人Paul Dryburgh指出，“这些晶体的形状和硬度对材料的性能至关重要。这意味着，如果我们试图拉动材料，就像拉动弹簧一样，拉伸度取决于这些数百、数千甚至数百万晶体中每一个的大小、形状和方向。这种复杂的行为使得我们无法确定固有的微观刚度。100多年来，这一直是一个问题，因为我们一直缺乏足够的手段来测量这一特性。”

科学家们相信他们已经找到了解决这一难题的办法，即利用一种被称为激光超声波的技术。传统的超声波将高频声波送入样本如人体组织，然后测量反弹回来的声音以创建一个样本的图像，而激光超声波则使用光来产生这些声波。

2019年，麻省理工的科学家使用一种激光超声的形式在不接触皮肤的情况下生成人体的图像，这在传统的超声中是不可能实现的。现在，诺丁汉大学的研究人员则用它在材料科学领域开辟了一些令人兴奋的可能性。

该团队设计了一个实验性的激光超声装置，它可以在约200微米的微小空间内产生高频波--约是两三根人类头发的宽度。激光器向样品材料发射一个高能量的光脉冲从而产生一个沿其表面传播的声波，另外通过一个内置的检测器进行跟踪以揭示单晶的方向及其弹性。同样令人印象深刻的是这项被称为SRAS++的技术能进行这些测量的速度。

“SRAS++的开发是一个显著的突破，因为它提供了第一个在不知道材料中晶体分布的情况下测量弹性矩阵的方法，”共同领导这项研究的Matt Clark教授说道，“SRAS不需要对单个晶体进行精确的准备；它是快速的（每秒可以进行数千次测量）并提供无与伦比的测量精度。该技术的速度是这样的，我们估计我们可以在未来六个月内重复过去100年的所有历史弹性测量。”

上一篇：科学家观测到飞秒强激光驱动的原子核同质异能态下一篇：喜讯连连！我校科研团队发现三个新矿物

Hot News / 相关推荐

低成本镧镍锰氧化物光电探测器，采用多层多伦比金属和 CuI 传输层，适用于环保应用

2026 - 10 - 22

点击次数: 2

来源：X-MOL本文提出了一种环境无害的无铅双钙钛矿光电探测器，其构型为 FTO/PCBM/La2NiMnO6/CuI/碳。拟议设计配置已通过 SCAPS-1D 进行数值分析，通过优化吸收层厚度、受体掺杂、缺陷密度和界面质量，开发出高性能光电探测器。LNMO（鑭镍锰氧化物）作为吸收剂，在可见光近红外区域具有超过 100,000 cm-1 的高吸收系数，并且与 PCBM（苯基 C6...

可控合成及增强的光致变色性能：掺铒WO3纳米神经网络状结构

2026 - 10 - 21

点击次数: 16

来源：X-MOL三氧化钨（WO3）是一种众所周知的光致变色材料，在光照下会发生可逆的颜色变化，使其在智能窗、光存储和传感设备等领域具有广阔的应用前景。本研究通过调控水热反应温度和盐酸浓度，成功合成了一种形貌均匀且可控的WO3神经网络状结构。此外，本研究系统地考察了所制备WO3颗粒的光致变色响应时间，并筛选出响应速度最快的最佳样品。为了显著提升光致变色性能，本研究引入了稀土元素铒（Er）作为掺杂剂。...

Er掺杂BiOCl纳米片通过协同光催化记忆效应和Er掺杂实现优异的CO₂转化性能

2026 - 10 - 21

点击次数: 15

来源：X-MOL为了寻找高效的二氧化碳还原光催化剂，稀土元素掺杂因其独特的电子结构和能级而备受关注，这些特性能够显著提高光吸收和电荷转移效率。本研究采用表面活性剂辅助水热法合成了铒掺杂的二维超薄BiOCl纳米片。铒掺杂不仅抑制了光生载流子的复合，而且进一步增强了BiOCl纳米片的光催化记忆效应。铒掺杂与预先可见光照射诱导的光催化记忆效应的协同作用，极大地调控了BiOCl纳米片的内部电子态。实验和密...

在 N 掺杂碳中工程 Co0–CoOx 界面位点，实现甲醇高效氧化碳酰化为二甲基碳酸酯

2026 - 10 - 20

点击次数: 34

来源：X-MOL追求甲醇氧化羴基化为二甲基碳酸酯（DMC）高效催化剂的努力受限于在传统单基点/混合位点同时激活 CO 和甲醇的动力学挑战。本研究通过对双金属锌/铒-ZIF 进行热解，演示 0 了 Co–CoO x 界面工程策略，以构建 Co@NC 催化剂。系统调节锌/辅导比和热解温度控制纳米颗粒尺寸和氧化态，产生最佳催化剂 Co@NC-4，表现出高 DMC 时空产率（5.9 g DMC g cat...