Vědeckému týmu z Akademie věd ČR a Masarykovy univerzity, jehož členem je také emeritní vědec ÚFM prof. Mojmír Šob, se podařil zásadní přínos do výzkumu hromadění nečistot na rozhraní mezi krystaly. Tento jev například v 60. letech minulého století způsobil sérii havárií v jaderných elektrárnách ve Velké Británii. Studie publikovaná v prestižním časopise Progress in Materials Science otevírá nové možnosti pro vývoj odolnějších slitin či nových technologických procesů jejich výroby.
Katastrofální selhání ocelových turbín v jaderných elektrárnách je jedním z příkladů, kdy selhává soudržnost materiálu. Destrukce turbín v tomto případě nebyla následkem problémů vlastního provozu jaderné elektrárny, ale příčinou bylo hromadění (segregace) fosforu na rozhraních mezi krystaly kovu, tzv. hranicích zrn.
Segregaci nečistot zkoumají vědci na celém světě po desetiletí jak experimentálně, tak teoreticky a v poslední době i pomocí umělé inteligence. Přesto se experimentální výsledky a teoretická data málokdy shodují. Čeští vědci teď odhalili podstatu tohoto záhadného rozporu. Zásadní roli totiž hraje entropie, kterou dříve vědci v teoretických výpočtech často opomíjeli.
„Článek zahajuje novou etapu ve studiu segregace nečistot na hranicích zrn v materiálech. S kolegou jsme totiž prokázali, že bez zahrnutí entropie nelze naměřeným datům dobře porozumět a že na entropii opravdu záleží. Současně se mi podařilo předpovědět nový typ segregace příměsí na hranicích zrn, který je zcela řízen entropií,“ vysvětluje Pavel Lejček z Fyzikálního ústavu AV ČR.
Komplexní znalost chování materiálů, jako jsou oceli, včetně všech typů segregace příměsí na hranicích zrn může výrazně pomoci nejen k vývoji nových materiálů odolných vůči mezikrystalové křehkosti, ale i k vysokoteplotní stabilizaci vysoce perspektivních nanokrystalických materiálů pro konstrukční účely.
„Výzkum zahajuje jeden z důležitých trendů v této oblasti, přitom stojí zcela na výsledcích české vědy,“ zdůrazňuje Mojmír Šob z Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity.
Publikace:
Entropy: A controversy between experiment and calculations in grain boundary segregation, Pavel Lejček, Mojmír Šob, Progress in Materials Science Volume 151, May 2025, 101431
doi.org/10.1016/j.pmatsci.2025.101431
Text aktuality převzat z tiskové zprávy FZU, AV ČR.
O tomto průlomovém výzkumu se můžete dočíst také na serveru novinky.cz a CNN Prima News.
