材料缺陷并不总是导致坍塌。它们有时可以使它们变得更强大。
正如你所想象的那样，对于科学家来说，知道它会是什么是很重要的。现在，一项新的研究通过跟踪微小裂缝的传播速度，为这些差异提供了一些重要的见解。
来自几个国际机构的研究人员能够记录到线性缺陷或位错，其传播速度超过声速穿过金刚石;这些发现也应该适用于其他重要材料，改进从地震到飞机的所有模型。
“到目前为止，还没有人能够直接测量这些位错在材料中的传播速度，”斯坦福大学的材料科学家Leora Dresselhaus-Marais说。
Dresselhaus-Marais和她的同事们使用强激光驱动冲击波穿过人造金刚石的微小晶体，用X射线自由电子激光监测由此产生的变形，低至十亿分之一秒。
穿过材料的初始波是弹性的，原子在通过时会反弹回原位。第二种是塑性波，钻石中原子的图案被永久移位。这些位错会导致所谓的堆叠断层，即晶格层没有按照应有的方式排列。
当错位相遇时，它们可以相互吸引或排斥，这反过来又会造成更多的错位。了解这些相互作用以及这些相互作用的速度对于弄清楚材料如何对压力做出反应至关重要。
“如果一种结构材料由于其高失效率而比任何人预期的灾难性失效，那就不是那么好了，”日本大阪大学的材料科学家Kento Katagiri说。“我们需要更多地了解这种类型的灾难性失败。
实际上有两种类型的声波穿过固体：由材料阻力产生的较慢的横向声波，以及类似于在空气中移动的较快的纵波。
实验表明，位错在金刚石中的传播速度比横向声波快。下一步是进行测试，看看它们是否能击败纵向声波，这需要更强的激光脉冲。
了解所有这些对于试图计算材料在强力作用下如何反应的科学家来说是一个巨大的帮助。在此之前，超音速缺陷只是在理论上建模。
研究人员在他们发表的论文中写道：“了解晶体中位错迁移率的上限对于在极端条件下准确建模、预测和控制材料的机械性能至关重要。
该研究已发布在《科学》杂志上。
