Тонкая плёнка держит удар экспресс
Тонкая, как паутинка, плёнка из пяти металлов приняла удар лазера. Внутри неё давление подскочило до 55 гигапаскалей — это как если бы на ноготь поставили сто слонов. Сплав выдержал и на долю наносекунды сжался, но не сломался.
Учёные следили за этим с помощью рентгеновской вспышки длиной в семь фемтосекунд. Для сравнения: за одну фемтосекунду свет проходит расстояние в сто раз тоньше человеческого волоса. Вспышка успела «сфотографировать», как атомы в сплаве сжались на пять процентов.
Такие опыты помогают предсказывать, как поведёт себя материал при ударе или взрыве. Сплав из пяти металлов, который не разрушается при чудовищном давлении, может пригодиться в защите космических аппаратов или в реакторах.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2603.21076
High entropy alloys (HEAs) are multi-principal-element alloys designed for tailorable mechanical performance and have been attracting significant engineering interest, yet their fundamental behaviour under extreme dynamic conditions, such as shock loading, remains unexplored. Here, we report laser-shock experiments on two different types of 1-micrometers-thick HEA microfilms, CuPdAgPtAu and CrFeCoNiCuMo, on 25-micrometers-thick black-Kapton ablator driven by a high intensity laser pulse (532 nm, 5 ns, 16 J, 0.5-mm diameter focal spot) and probed by an X-ray free electron laser (XFEL) pulse (12 keV, 7 fs). Time-resolved X-ray diffraction (XRD) shows the formation of a transient phase with a lattice compression up to 5.1% of the CuPdAgPtAu HEA along the (111) plane; this transient compressed phase existed for 0.3 ns. The impedance matching Hugoniot analysis estimated a shock pressure of 55 +/- 6 GPa in the HEA film, while Au- and Fe-based equations of state (EoS) modelling predict 80 GPa (0.8 MBar) at the free HEA surface. The free HEA surface reached maximum velocities of ~ 5 km/s as recorded from in situ monitoring with the velocity interferometry system for any reflector (VISAR) imaging. These initial HEA results show the suitability of HEA sample preparation and XFEL-based XRD characterisation under extreme shock loading, and are promising for experimental determination of the EoS of this emerging class of materials (beamtime proposal No.: 2024A8503 for a 6-hour preliminary experiment).
Давление 55 гигапаскалей сравнимо с давлением в центре Земли, на глубине около 1500 километров.
В романе «Марсианин» Энди Вейра тонкая плёнка из сплава защищает марсианскую базу от ударов микрометеоритов.