Už plieną stipresnis švinas? Tikrai taip - tai galima pasiekti lazeriais!

Jei kada nors rankose laikėte žvejų naudojamą svarelį, žinote, koks minkštas gali būti švinas. Jį lengvai galima subraižyti nagais. Tiesą sakant, net savo namuose surastumėte už šviną žymiai kietesnio plastiko. Tai reiškia, kad švinas negali būti naudojamas jokiose konstrukcijose, kuriose jam tektų atlaikyti didesnį svorį - jis tam tiesiog netinkamas. Bet ar galima jį sustiprinti? Pasirodo, kad taip.

Lawrence Livermore National Laboratory mokslininkai nedidelį švino mėginį apdorojo lazeriu. Buvo pasiektas net 400 gigapaskalių slėgis – mokslininkai pusiau juokais, pusiau rimtai jį lygina su slėgiu Žemės branduolyje. Tuomet mokslininkai išmatavo savo švino stiprumą. Jie atkreipė dėmesį į jėgą, kurią švino pavyzdys gali atlaikyti nepakeisdamas formos – būtent tai ir yra svarbiausia įvairiose konstrukcijose naudojamam metalui. Paaiškėjo, kad lazeriu suslėgtas švinas yra 250 kartų stipresnis už įprastą. Tiesa, lyginant su plienu skaičiai atrodo mažiau įspūdingi – apdorotas švinas buvo 10 kartų stipresnis už plieną.

Kaip tai įmanoma? Metalo savybės priklauso nuo daugybės faktorių. Vienas iš jų – kristalinė metalo struktūra. Pavyzdžiui, kuomet varis yra apdirbamas (lankstomas ar kalamas), jis kietėja ir tampa trapus dėl kitaip išsidėstančių kristalų. Plieno kristalinę struktūrą galima keisti kalant, tačiau ji taip pat keičiasi ir metalą kaitinant bei grūdinant. Paprastai tariant, jei ryšiai tarp mikroskopinių kristalų metalo gabale yra silpni, metalas bus plastiškas. Jei tie ryšiai labai kieti ir visiškai neelastingi - metalas bus labai kietas ir trapus.

Slėgis keičia švino gabalo struktūrą ne chemiškai (lydinys niekaip nepakinta), bet fiziškai. Kristalai yra tarsi suslegiami arčiau vienas kito ir suformuoja tvirtesnius ir mažiau elastingus ryšius. Taip švino gabalėlis tampa stipresniu už plieną. Bet ar jis gali būti naudojamas vietoje plieno?

Į šį klausimą mokslininkai dar turės atsakyti, tačiau greičiausiai ne. Visų pirma, plieno mums nestinga – tai yra plačiausiai perdirbama medžiaga Žemėje. Pats švinas pastatų konstrukcijose nėra laukiamas ir todėl, kad yra toksiškas. Galiausiai, jis gali būti brangus, ypač jei kiekvieną detalę teks apdoroti lazeriu. Juolab, kad mokslininkai šį pasiekimą įvykdė su visai mažu švino gabalėliu.

Šis tyrimas buvo labiau susijęs su lazeriais ir medžiagų kondensavimu apskritai. Mokslininkai įrodė, kad lazeriu įmanoma keisti kristalinę metalų struktūrą ir kad švinas taip pat gali būti kietinamas. Kas bus pasiekta naudojant šią informaciją – parodys ateitis.