מגזין הטכניון | סתיו 2019

הנדסת חומרים 12 חזק מחקר ח וקרים מהטכניון ומאוניברסיטת ג'ורג' מייסון הציבו רף חדש לחוזקם של חומרים מתכתיים. במסגרת המחקר נחקרו התכונות המכניות של חלקיקי ניקל ננומטריים בלחיצה. החוזק המקסימלי של חלקיקים אלה, ג'יגה פסקל, גבוה פי שלושה מחוזקם של 34 סיבי ברזל מיקרוניים, שהם המבנים המתכתיים בעלי החוזק המקסימלי הגבוה ביותר שנמדד אי פעם. הישג זה מבוסס על שליטה חסרת תקדים בתצורת דופנות החלקיקים ועל ציפויים במעטפת העשויה מתחמוצת ניקל. Nature המחקר שהתפרסם בכתב העת סולל דרך לחקר התנהגותם Communication של חומרים מתכתיים תחת לחצים חד-ציריים סופר-גבוהים; כך אומרים החוקרים שהובילו אותו, פרופ' יוג'ין רבקין מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים בטכניון ופרופ' יורי מישין מאוניברסיטת ג'ורג' מייסון. "חוזק של חומר הוא תכונה חשובה הקובעת את טווח היישומים האפשריים שלו," מסביר פרופ' רבקין. "ברמה האטומית נקבע החוזק על ידי סוג הקשרים הכימיים בין האטומים. לדוגמה, יהלום הוא חומר חזק מאוד בגלל הקשרים הקוולנטיים החזקים בין אטומי הפחמן המרכיבים אותו. אלומיניום לעומתו חלש מאוד, כי הקשר בין האטומים שלו חלש." חומרים חזקים הם כמובן יעד מרכזי במדע ובטכנולוגיה, ולכן עובדות קבוצות מחקר רבות על יצירת חומרים חזקים. בחומרים יש גבול חוזק תאורטי - בדומה למהירות האור שהיא הגבול העליון למהירות של חומר ואנרגיה. לדברי פרופ' רבקין, "אנחנו שואפים להתקרב לגבול העליון של חוזק החומר, אבל בפועל היינו רחוקים ממנו מאוד בגלל פגמים במבנה הגבישי. לכן אנחנו חוקרים כבר שנים רבות את האפשרות לשפר את איכות הגביש ועל ידי כך לחזק אותו." הצליחו פרופ' רבקין ושותפיו בטכניון, 2011- ב בסטנפורד ובפרינסטון פרופ' דן מרדכי, פרופ' ביל ניקס ודייוויד סרולוביץ לייצר חלקיקי זהב ננומטריים בחוזק התאורטי העליון. זאת הודות למבנה המיוחד של החלקיקים שיצרו. עם זאת, חוזק זה אינו גבוה פרופ' יוג'ין רבקין https://www.nature.com/articles/s41467-018-06575-6 למ אמר: חוקרים מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים הציבו רף חדש