แรงกดดันสูงทำให้คุณสมบัติของวัสดุเปลี่ยนไปอย่างมาก บางครั้งทำให้เกิดลักษณะทางกายภาพและทางเคมีพร้อมการใช้งานที่เป็นประโยชน์ ปัญหาคือคุณสมบัติที่พึงประสงค์เหล่านี้มักจะหายไปเมื่อวัสดุออกจากภาชนะขนาดใหญ่ที่ทำให้แรงดันสูงเช่นนี้เป็นไปได้ อย่างไรก็ตาม ปัจจุบัน นักวิจัยจากศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีความดันสูง (HPSTAR) ในประเทศจีน และมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด
สหรัฐอเมริกา
ประสบความสำเร็จในการรักษาคุณสมบัติของวัสดุความดันสูงภายนอกภาชนะดังกล่าว โดยกักขังไว้ในโครงสร้างนาโนแบบตั้งอิสระแทน แคปซูลทำจากเพชร ในการทำงาน ทีมงานที่นำได้ทดลองตัวอย่างคาร์บอนรูปแบบอสัณฐานและมีรูพรุนที่เรียกว่า ที่มีความดัน 50 กิกะปาสคาล
(ประมาณ 500,000 เท่าของความดันบรรยากาศโลก) ในขณะที่ให้ความร้อนแก่มัน เกือบ 1,830 °C ต่อหน้าก๊าซอาร์กอน แม้ว่าในตอนแรกคาร์บอนคล้ายแก้วจะผ่านเข้าไปไม่ได้กับอาร์กอน แต่ก็ดูดซับได้เหมือนฟองน้ำที่แรงดันสูง ผลที่ได้คือคอมโพสิตเพชรผลึกนาโนที่กักเก็บอาร์กอนไว้
ในรูพรุนแยกจำนวนมาก แม้ว่าจะถูกนำออกจากภาชนะความดันสูงที่ทำการทดลองแล้วก็ตามด้วยการใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านความละเอียดสูง ทีมงานพบว่ารูขุมขนเหล่านี้ซึ่งเรียกว่าแคปซูลเพชรที่มีโครงสร้างนาโน (NDCs) มี “เมล็ด” ความดันสูงของอาร์กอน ผู้เขียนนำบทความใน ที่อธิบาย
ผลลัพธ์ กล่าวว่าการค้นพบนี้มีความสำคัญเนื่องจากจนถึงขณะนี้ เป็นเรื่องยากที่จะระบุลักษณะเฉพาะของวัสดุที่มีความดันสูงในแหล่งกำเนิดโดยไม่ต้องใช้โพรบ เช่น รังสีเอกซ์แบบแข็งที่สามารถ เจาะผนังภาชนะรับแรงดันที่หนาและแข็งแรง “ NDCs ใหม่ช่วยให้เราสามารถกำจัดเครื่องมือขนาดใหญ่นี้
ในขณะที่ยังคงรักษาสภาวะที่มีแรงดันสูงและดังนั้นคุณสมบัติแรงดันสูงของวัสดุที่กำลังศึกษาอยู่” เธอกล่าวแรงบันดาลใจเพชรนักวิจัยเลือกใช้เพชรเพราะไม่เหมือนกับวัสดุส่วนใหญ่ คาร์บอนรูปแบบนี้ยังคงคุณสมบัติทางกลและออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ธรรมดาไว้ได้เมื่อเกิดความกดดันรอบข้างหลังจาก
ที่ก่อตัวขึ้น
ในระดับที่สูงขึ้น “เราได้รับแรงบันดาลใจจากการรวมเพชรทางธรณีวิทยาตามธรรมชาติ และพบว่าเพชรเพียงอย่างเดียวมีความแข็งแกร่งเพียงพอที่จะรักษาแรงกดดันสูงภายในการรวมเหล่านี้” อธิบาย “เราจึงตัดสินใจสร้างการรวมเพชรสังเคราะห์ ซึ่งวัสดุที่มีแรงดันสูงจะถูกรักษาด้วยแรงดันจำกัดสูงภาย
ในซองเพชรที่บาง”นักวิจัยพบว่า NDCs ของพวกเขาสามารถรักษาแรงดันได้ถึงสิบ GPa แม้ว่าผนังของแคปซูลจะหนาเพียงสิบนาโนเมตรก็ตาม ความบางของผนังช่วยให้ทีมได้รับข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างอะตอม/อิเล็กทรอนิกส์ องค์ประกอบ และลักษณะพันธะของวัสดุที่อยู่ภายใน
โดยใช้โพรบวินิจฉัยที่ทันสมัย รวมถึงเทคนิคต่างๆ ที่ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) และซอฟต์เอ็กซ์เรย์สเปกโทรสโกปี เข้ากันไม่ได้กับภาชนะความดันสูงตัวอย่างก๊าซและของเหลวเทคนิคความดันสูงแบบคงที่แบบดั้งเดิมยังจำกัดขนาดตัวอย่าง: ยิ่งความดันสูง ตัวอย่างยิ่งต้องมีขนาดเล็กลง
อีกเทคนิคหนึ่งที่พัฒนาขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้ใช้วิธีนี้โดยใช้การฉายรังสีอิเล็กตรอนพลังงานสูงเพื่อสร้างแรงกดบนอนุภาคของแข็งที่ห่อหุ้มภายในคาร์บอนที่มีโครงสร้างระดับนาโน เช่น ท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) แต่ ชี้ให้เห็นว่าเทคนิคนี้มีข้อจำกัดที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การปิดผนึกอนุภาคของวัสดุ
แข็งที่เป็นเป้าหมายภายใน CNTs ได้สำเร็จ จากนั้นจึงใช้แรงกดกับอนุภาคด้วยการแผ่รังสีนั้นเป็นสิ่งที่ท้าทายทางเทคนิคแม้ในสภาวะการทดลองที่เหมาะสม และไม่สามารถทำได้สำหรับตัวอย่างก๊าซหรือของเหลว “ในทาง ตรงกันข้ามไม่มีข้อจำกัดดังกล่าวสำหรับ NDC ของเรา”
เขากล่าวเสริมว่า
วัสดุจำนวนมากที่มีคุณสมบัติที่พึงปรารถนาถูกค้นพบที่ความดันสูง และวัสดุใหม่เหล่านี้จะน่าสนใจเป็นพิเศษหากสามารถรักษาคุณสมบัติเหล่านี้ไว้ได้ภายใต้สภาวะแวดล้อม “งานของเราเป็นขั้นตอนสำคัญในการรักษาคุณสมบัติใหม่ๆ ที่เกิดขึ้นเฉพาะในวัสดุที่มีความดันสูง เช่น ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้อง”
การวิเคราะห์ดังกล่าวมีประโยชน์สำหรับการระบุโลหะผสมที่แสดงพฤติกรรมพิเศษหรือผิดปกติ และให้แนวทางที่แตกต่างกันในการระบุโลหะผสมที่ทนทานต่อความล้าได้อย่างรวดเร็วและง่ายดาย เขากล่าวเสริมนักวิจัยกล่าวว่าตอนนี้พวกเขาวางแผนที่จะขยายเทคนิคของพวกเขาไปยังเงื่อนไข
การโหลดภายใต้สภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิสูงและเย็นจัด “การวัดดังกล่าวจะเป็นประโยชน์สำหรับการระบุโลหะสำหรับการใช้งานด้านการขนส่งและโลหะที่ต้องใช้อุณหภูมิสูง”กล่าว
เขากล่าว ขณะนี้นักวิจัยกำลังศึกษาวัสดุหลากหลายชนิดโดยใช้เทคนิคนี้โดยหวังว่าจะรักษาสภาวะ
และบรรทุกเลเซอร์และกระจก จะสร้างเครื่องตรวจจับที่มีความไวสูงเครื่องตรวจจับแต่ละเครื่องจะตอบสนองต่อคลื่นความโน้มถ่วงที่มีความถี่ต่างกัน ซึ่งขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุที่แผ่รังสีออกมา เท่าๆ กับที่นักดาราศาสตร์ทั่วไปใช้ส่วนต่างๆ ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อศึกษาปรากฏการณ์ต่างๆ บนท้องฟ้า
เราจึงเริ่มเห็นหอดูดาวโน้มถ่วงที่ได้รับการปรับแต่งเพื่อตรวจหาเหตุการณ์ความโน้มถ่วงประเภทต่างๆ สำหรับหลุมดำ ความเป็นไปได้มีตั้งแต่การแสวงหาหลุมดำในยุคดึกดำบรรพ์ขนาดเล็กสมมุติฐาน ไปจนถึงการทำความเข้าใจว่าหลุมดำมวลมหาศาลเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของกาแลคซีอย่างไร
คลื่นความโน้มถ่วงจากการรวมตัวของดาวนิวตรอนจะทำให้ความรู้ของเราลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับวิวัฒนาการของดาวฤกษ์และสสารนิวเคลียร์ที่หนาแน่น คลื่นอาจเกิดขึ้นจากพัลซาร์เพื่อเติมเต็มสิ่งที่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเปิดเผยเกี่ยวกับพวกมัน ยิ่งเป็นการคาดเดาความดันสูงเหล่านี้ไว้ใน NDC “เรากำลังมองหาการขยายการสังเคราะห์วัสดุแรงดันสูงของเราด้วย”
Credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
