Работа велась в рамках поддержанного грантом Российского научного фонда проекта «Теоретические, симуляционные и экспериментальные исследования физико-механических особенностей аморфообразующих систем с неоднородными локальными вязкоупругими свойствами», руководителем которого является заведующий кафедрой, профессор Анатолий Мокшин.
В процессе создания математической модели физиками были выполнены уникальные расчеты, результаты которых представлены в статье, опубликованной в высокорейтинговом журнале International Journal of Solids and Structures.
Узнать всю интересующую их информацию о физико-механических свойствах аморфного пористого нитинола ученые смогли с помощью компьютерного моделирования.«Мы произвели расчеты для никелида титана (пористого нитинола). Он активно используется в различных отраслях промышленности благодаря уникальным физико-механическим свойствам, таким, как низкий удельный вес, высокая коррозионная стойкость, хорошая биосовместимость и эффект памяти формы – способность восстанавливать первоначальную форму после механических воздействий», – ввел в курс дела первый автор статьи, доцент кафедры вычислительной физики и моделирования физических процессов Булат Галимзянов.
Аморфные металлические пены, считает Булат Наилевич, могут быть отнесены к классу так называемых перспективных материалов.«Получение нитинола в виде аморфной пены является крайне трудоемким процессом, требующим высоких температур и экстремально высоких скоростей охлаждения расплава (более миллиона кельвинов в секунду). Очевидно, что такого рода исследования с помощью традиционных экспериментальных методов являются чрезвычайно дорогостоящими и сложными. Нами было предложено выполнение соответствующих исследований на компьютере, например с помощью моделирования методом молекулярной динамики», – пояснил ученый.
Выполненные в КФУ исследования в частности демонстрируют, что аморфный пористый нитинол способен выдерживать большие механические нагрузки, значительно превышающие те, которые может выдерживать кристаллический аналог этого материала – так называемый кристаллический нитинол.«Они представляют собой ячеистую структуру, состоящую из твердого металлического каркаса с заполненными газом порами. Поры могут быть герметичными или соединенными. Объемная доля пор (пористость) и их герметичность определяют основные физико-механические свойства металлической пены, среди которых – низкая теплопроводность, высокая пластичность, способность к поглощению шума. Благодаря этим свойствам металлические пены могут найти широкое применение в виде конструктивных элементов в автомобильной промышленности, в судостроении и аэрокосмической отрасли», – проинформировал физик.
«Аморфный пористый нитинол является биосовместимым сплавом и превосходно подходит для производства протезов и протезно-ортопедических изделий. Его способность сопротивляться растяжению и сжатию выше, чем у костных тканей, при одинаковой степени пористости», – сообщил Булат Галимзянов.
По словам доцента Института физики, разработанная математическая модель позволит очень быстро создавать металлические пены на основе никеля нужной пористости, пластичности, упругости и хрупкости.
