在特殊晶体材料中发现的新特性
大多数金属和半导体，从刀片中的钢到太阳能电池板中的硅，都是由许多细小的晶粒组成的。这些颗粒在其边缘相遇的方式对固体的性能有很大的影响，包括机械强度、导电性、热性能、柔韧性等。
当晶粒之间的边界是一种特殊类型，称为相干孪晶界（CTB），这增加了有用的性质的某些材料，特别是在纳米尺度。这增加了他们的力量，使材料更强大，同时保持其变形能力，不像大多数其他工艺增加强度。现在，研究人员已经发现了一种新的孪晶界面的变形机制，这可以帮助工程师了解如何更精确地使用性来调整一些材料的性能。PCBA加工
与预期相反，事实证明，材料的晶粒会沿着这些会考的幻灯片。这个新的发现发表于本周在自然通讯杂志的明道，在麻省理工学院材料科学与工程系的首席研究科学家；Subra Suresh，万尼瓦尔布什名誉教授，工程与候任总统的新加坡南洋理工大学；Ju Li，在麻省理工学院核科学与工程系的巴特尔能量联盟和麻省理工学院教授；七人和其他地方的。
而每一个晶粒构成的原子在晶格结构有序的三维数组，会考的地方，在边界两侧，格在另一侧形成一个结构的镜像。相干孪晶边界两边的每一个原子都与另一面的镜面对称的原子正好匹配。近年来大量的研究表明，将纳米级的性格可以比随机晶界相同的材料更大的力量，而不失去另一个有用的特性称为延性，它描述了一个材料的能力，被拉伸。
相干孪晶界
实验观察（CTB）在纳米柱受压滑动。（由研究人员提供）
以前的一些研究表明，由于缺陷数量有限，孪晶界不能滑动。事实上，在室温下没有报道过这种滑动的实验观测。现在，自然通讯纸上的理论分析和实验工作的结合表明，在一定的载荷下，这些颗粒会沿着边界滑动。Dao说，理解这一特性对于开发设计特定材料应用程序的材料属性是很重要的。
他说：“许多高强度纳米晶材料（晶粒尺寸小于100纳米）具有低延展性和疲劳性能，而断裂很快就没有拉伸。”。相反，在金属结合CTBs，“提高强度，保持良好的延展性，但是了解这些材料的行为时，受到各种机械应力，为了能够利用它们对结构的应用是很重要的。一方面，它意味着物质的方式变形很不均匀：在CTB的平面的方向扭曲可以比在其它方向上更容易发生。
实验用铜进行，但结果应适用于其他具有类似晶体结构的金属，如金、银和铂。Dao说，这些材料广泛应用于电子设备中。“如果你设计这些材料”，在这项工作中探索的尺寸范围内的结构，包括小于几百纳米的功能，“你需要知道这些类型的变形模式。”
分子动力学模拟显示相干孪晶界（CTB）滑动在纳米柱受压。（由研究人员提供）
滑动一旦被理解，可以被用于显著的优势。例如，研究人员可以根据已知的方向依赖性极强的纳米结构设计；或知道的类型和方向的力，需要启动滑动，可能设计出一种可以激活的设备，如报警，响应特定的应力水平。 ；
“这项研究证实了CTB滑动，这在以前是不可能的，和其特定的行驶条件下，”支伟珊说，高级作者，西安交通大学在中国大学材料科学与工程学院院长。当发现未知的激活或激活条件时，许多事情都可能成为可能。
这项工作通过系统的实验和分析发现了一个重要的机械特性的发生，这种特性只存在于某些特殊类型的界面和纳米级。这种现象可能是适用于范围广泛的液晶材料，可以预想新材料纳米结构的优化设计方法涉及各种机械和功能特点，”Suresh说。
“这一发现有可能从根本上改变我国在纳米孪晶金属塑性变形的理解应该是兴趣广泛的材料研究界，”华建高说，工程在布朗大学的Walter H. Annenberg教授，他没有参与这项工作。
高说，“关键是工程性新型纳米孪晶材料具有优异的力学性能和物理性能如强度、塑性、韧性、导电性和热稳定性。本文的显着进步我们的知识在这一领域揭示大规模滑动的CTBs。”
团队包括在中国西安交通大学的研究人员，在巴尔的摩约翰霍普金斯大学、中国中国科学院，南洋理工大学，新加坡。这项工作是由中国国家自然科学基金、国家科学基金会、美国能源部和新加坡-麻省理工学院联盟。