The new science of strong materials

Часть
1
http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/TECHNICS/GORDON.1/PART01.HTM
*
Конструкция и принцип действия этой машины описаны в
Journal of Scientific Instruments, 1961, 38, pp. 229–234.
Располагая таким устройством
,
мы могли уже получить вполне реальные результаты
.
С самого начала мы обнаружили
,
что высокая прочность может быть получена почти на всех кристаллах
,
от горькой соли до сапфира
,
лишь бы кристалл
имел форму тонкого уса
.
В этом случае не имели значения ни химическая природа кристалла
,
ни метод
,
которым он был
выращен
.
Мы испробовали
,
должно быть
,
сотню различных веществ
,
так что никаких сомнений относительно этого не
оставалось
.
Построив график зависимости прочности уса от его толщины
,
мы обратили внимание на то
,
что кривая для каждого
данного типа усов была чертовски похожа на аналогичную кривую для стеклянных волокон
(
глава
2
).
Более того
,
когда
мы посмотрели на зависимость от толщины не прочности
,
а деформации при разрушении
,
то обнаружили
,
что все точки
для всех испытанных усов лежат на одной и той же кривой
.
Так
,
на рис
. 24,
например
,
показана зависимость деформации
при разрыве от толщины усов двух резко различающихся веществ
-
кремния и окиси цинка
.
Разделить эти кривые
невозможно
.
Рис
. 24
.
Зависимость прочности усов от их толщины
.
Белый кружок
-
усы кремния
;
черный
-
усы окиси цинка
.
Конечно
,
велик был соблазн считать
,
что прочность и разрушение усов
-
а потому
,
быть может
,
других кристаллов
-
определяется поверхностными трещинами
,
как и в случае стекла
.
Однако каких
-
либо трещин мы не обнаружили
,
и были
все основания полагать
,
что их просто не должно существовать
.
Когда ус вырастает из раствора или паров
,
то обычно
вначале появляется очень тонкая нить
,
которая в электронном микроскопе кажется почти идеально гладкой
.
Затем эта
нить утолщается
,
на нее как бы натягивается сверху новый слой материала
.
Поначалу эти слои могут быть моноатомными или мономолекулярными
,
но
,
конечно
,
различные слои нового материала
будут подпитываться атомами из окружающей среды с несколько различными скоростями
.
Тогда слой
,
который
захватывает атомы быстрее
,
будет расти вдоль оси кристалла с большей скоростью и может настигнуть нижний слой
,
растущий медленнее
.
Однако обогнать его он не может
,
и тогда образуется ступенька
,
имеющая двойную высоту
.
Она
будет требовать двойного количества материала для своего роста
,
чтобы продвигаться с той же скоростью
,
что и
остальные слои
.
В действительности
,
однако
,
скорость подвода материала путем диффузии остается примерно той же
,
что и для единичных слоев
.
Следовательно
,
двойной слой движется со скоростью
,
меньшей чем средняя
,
и постепенно
все больше растущих слоев нагромождаются вслед за ним и не могут его обогнать
.
Образуется серия обрывистых
ступенек
(
рис
. 25).
В среднем эти ступеньки будут тем выше
,
чем
"
старше
"
и
,
следовательно
,
толще кристалл
.
Когда рост
кристалла прекращается
,
эти ступеньки остаются на поверхности и их можно видеть в микроскоп
.

---

VIVOS VOCO: 
Дж
. 
Гордон
, «
Почему
мы
не
проваливаемся
сквозь
пол
» -