Un groupe de chercheurs du Département de génie mécanique et du Département de science et d'ingénierie des matériaux de l'Université Texas A&M dirigé par le Dr Xinghang Zhang a étudié la dynamique des défauts dans les ions lourds (Krypton) irradiés de l'Ag nanojumelé et a révélé des interactions entre les clusters de défauts aux frontières et les défauts via rayonnement in situ.

La conception des réacteurs nucléaires de prochaine génération nécessite des matériaux présentant une tolérance supérieure aux rayonnements. Dans des conditions de rayonnement extrêmes, un grand nombre de défauts et de leurs amas sont générés et entraînent par conséquent une instabilité mécanique des matériaux métalliques irradiés. Tout en étudiant les dommages causés par les radiations dans l'Ag nanojumelé par une technique d'irradiation in situ à l'installation IVEM du Laboratoire national d'Argonne, Les élèves de Zhang, Jin Li et Kaiyuan Yu ont découvert deux phénomènes intéressants.

D'abord, ils ont identifié des zones affectées à la frontière jumelle dans lesquelles la densité de défauts accumulée dans le temps et la diffusivité des défauts sont sensiblement différentes de celles de l'intérieur jumeau. En outre, les études in situ ont également révélé une excellente résilience des joints jumeaux en réponse au rayonnement :les joints jumeaux continuent de changer de géométrie pour faciliter la capture, le transport et l'élimination des grappes de défauts. De plus, les frontières jumelles peuvent être récupérées en absorbant le type de défauts opposé.

« Sans effectuer des études cumulatives de temps, nous aurions manqué l'existence de zones affectées aux frontières jumelles", dit Li.

"Cette étude fournit un support supplémentaire pour la mise en œuvre de frontières jumelles en tant que puits de défauts efficaces pour la conception de matériaux métalliques nanostructurés tolérants aux rayonnements", ajouté Yu, qui est maintenant professeur assistant en Chine.

Le papier, "In situ Study of Defect Migration Kinetics and Self-Healing of Twin Boundaries in Heavy Irradiated Nanotwinned Metals" a été publié dans le numéro d'avril 2015 dans Lettres nano .