Свинец становится прочнее стали при экстремальных давлениях

Свинец обычно мягкий и легко царапается.

В нормальных условиях металл относительно мягкий, легко царапается ногтем. Но когда сжато под экстремальными давлениями, свинец становится твердым и прочным — даже сильнее, чем сталь, сообщают ученые 11 ноября в Physical Review Letters.

Чтобы изучить, как сила свинца изменилась под давлением, исследователи быстро сжали образец свинца, взорвав его лазерами в Национальном институте зажигания в Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса в Калифорнии. Давление в образце достигло около 400 гигапаскалей — аналогично давлению в ядре Земли.

Прочность материала характеризует его реакцию на напряжение — силу, приложенную к данной области. Чем больше стресс может выдержать вещество до его деформации, тем оно сильнее. Физик Эндрю Кригье из Лоуренса Ливермор и его коллеги наблюдали, как пульсации в свинце росли и деформировались в условиях высокого давления.

Рост был относительно медленным, указывая на то, что металл был в 250 раз прочнее свинца в нормальных условиях и примерно в 10 раз прочнее, чем высокопрочная сталь.

Когда материалы сжаты, их свойства могут резко измениться. Например, водород, обычно газ, может превратиться в металл (SN: 8/10/16). Понимание того, как вещества изменяются в ответ на давление, может быть важно для улучшения конструкции защитного снаряжения, такого как пуленепробиваемые жилеты (SN: 6/20/19).

Расчеты показывают, что давление изменяет кристаллическую структуру свинца, вызывая перестройку его решетки атомов. Это структурное изменение приводит к более прочному металлу, исследователи пришли к выводу.