МЭМС-переключатели с микроконсолями с ресурсом 10 млрд циклов изгиба нуждаются в материалах, имеющих отличную проводимость, высокую прочность и исключительную устойчивость к усталости. Ранее для таких деталей часто использовали золото, но его прочности и долговечности перестало хватать для современных задач.
Ученые из Института исследований металлов Китайской академии наук создали нанокристаллические слоистые композиты Ni/Ni-W, демонстрирующие исключительную усталостную прочность.
Материал испытывался с помощью разработанной в институте системы сверхвысокоцикловых испытаний на усталость для микроматериалов. В ходе исследования обнаружилось, что усталостные характеристики нового материала примерно на 60% превышают требуемый порог долговечности при воздействии 1 млрд циклов изгиба.
Этот прорыв стал возможен благодаря уникальным механизмам саморегуляции, которые активируются при усталостном нагружении. Вращение нанозерен в слое сплава Ni-W запускает процессы атомной диффузии, в результате которых атомы Ni перемещаются от гладких границ раздела Ni/NiW к шероховатым. Это создает градиент химического состава: в областях с дефицитом W вблизи шероховатых границ раздела повышается совместимость с деформацией и устойчивость к концентрации напряжений. Это, в сочетании с образованием особой наноструктуры, предотвращает накопление микротрещин и повреждений, которые обычно приводят к поломке.
Сейчас ученые совместно с промышленными компаниями работают над внедрением этого материала в стандартные производственные процессы. Эта разработка открывает путь к созданию нового поколения сверхнадежных микропереключателей и чипов для радиосвязи.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что разработан новый материал для суперконденсаторов.
