新方法可量化惡劣環境對材料的影響

科技日報訊 （記者張夢然）美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校、桑迪亞國家實驗室及巴克內爾大學團隊共同發現：從常見礦物白雲母中獲取的研究成果，再結合地震統計模型，可以量化惡劣環境因素對材料性能的影響。這一發現對於先進太陽能電池板、地質碳封存設施以及建築、道路和橋樑等基礎設施所用材料的選擇和設計具有重要意義。研究發表在最新一期《自然·通訊》雜誌上。

該研究核心在於白雲母這種礦物的獨特性質。由於其表面平整至原子級別，使得團隊能夠精確測量材料表面與外界環境（如水和不同pH值的溶液）之間的相互作用，及其對材料強度的影響。通過使用納米壓痕儀對白雲母樣本進行實驗，團隊能夠準確記錄材料在不同化學條件下受到機械負載時的位移或破壞情況。

結果顯示，白雲母在乾燥條件下的變形能力要大於濕潤環境，且在鹼性較強的溶液中，材料頂層更容易變弱。這些結果表明，化學環境顯著影響了材料的力學性能，從而可能加速材料的老化和損壞過程。

團隊指出，傳統方法在評估工程材料中化學機械弱化效應時往往依賴複雜的分子動力學模型，需要大量的計算資源。相比之下，他們提供了一種更為高效的方法，即利用地震統計模型來預測材料性能，這不僅加快了材料失效測試的速度，也提高了實驗的效率。

該方法不僅為理解地質過程提供了新的視角，也為開發耐久性更強、適應各種極端條件的新型材料開闢了新途徑。