Perilitisch staal, of perliet, is een van de sterkste materialen ter wereld, en kan worden gemaakt in lange, dunne draden. Door de sterkte van perliet kan het een zeer zwaar gewicht dragen, en het heeft het unieke vermogen om uit te rekken en samen te trekken zonder te breken (ductiliteit). Ductiliteit is belangrijk voor het bouwen van bruggen, omdat zelfs zeer sterke materialen kunnen breken wanneer ze worden uitgerekt als ze niet rekbaar genoeg zijn. Dit is de reden waarom constructies van beton nog steeds kunnen instorten tijdens hevige aardbevingen. Pearlite wordt gebruikt voor hangbruggen om ze te helpen sterke trillingen te weerstaan ​​en tegelijkertijd zwaar gewicht te dragen.

Pearlite is gemaakt van afwisselende nanolagen van cementiet en ferriet. Het cementiet maakt het sterk, terwijl het ferriet het ductiel maakt. Echter, tot nu, onderzoekers wisten niet precies hoe de twee samenwerkten om perliet zijn speciale kwaliteit te geven, of hoe ze hun dynamiek kunnen beheersen om een ​​nog beter materiaal te maken. Onderzoekers van Kanazawa University hebben ontdekt dat verstoringen, of dislocaties, in de rangschikking van atomen langs het grensvlak tussen een cementiet en een ferrietlaag beschermt het cementiet tegen breuk onder rek of compressie. Hun studie werd vorige maand gepubliceerd in het tijdschrift Acta Materialia .

"De afstand tussen dislocaties op een cementiet-ferriet-interface bepaalt hoe vervorming door de nanolagen gaat, " zeggen de auteurs. "Het manipuleren van de dislocatiestructuur en de afstand tussen dislocaties kan de taaiheid van perliet regelen."

De onderzoekers gebruikten computersimulaties om te zien hoe een perlietdraad zou vervormen met dislocaties van verschillende oriëntaties en verschillende afstanden ertussen langs de ferriet-cementiet-interface. Ze ontdekten dat bepaalde dislocatiestructuren en afstanden de vorming of verspreiding van scheuren in de cementietlaag konden voorkomen.

"Door de taaiheid van perliet te vergroten, kan het meer schuifspanning weerstaan ​​zonder te breken of te scheuren, ", zeggen de auteurs. Dit kan leiden tot een nieuwe generatie materialen voor het bouwen van gebouwen en bruggen die sterkere aardbevingen kunnen weerstaan.

De onderzoekers geloven dat het manipuleren van dislocaties bestaande uit hele clusters van atomen een algemene techniek zou kunnen zijn om niet alleen de ductiliteit, maar ook andere eigenschappen van materialen te verbeteren om aan bepaalde technische en constructiebehoeften te voldoen.