Новый сверхэластичный сплав открывает широкие перспективы для его применения
Ученые Факультета Материаловедения Токийского Университета (Япония) разработали новый металлический сплав, способный, в отличие от других «сверхэластичных» сплавов, восстанавливать свою изначальную форму во впечатляющем диапазоне температур – от -196 до 249 градусов по Цельсию. Производимые до сих пор сплавы сохраняли такую способность в намного более узком температурном диапазоне от -20 до 80 градусов Цельсия. Подробности исследования и последующего открытия были представлены в майском номере журнала “Science”.
Сверхэластичные сплавы представляют собой материал, который, подвергаясь процессу гибки металла или иному виду деформации под воздействием внешних сил, естественным образом возвращает себе прежнюю форму после прекращения их действия. Как правило, подобные материалы получают методом сплава в определенных сочетаниях двух или более металлов.
Причина, по которой сверхэластичные сплавы оказываются способны возвращать себе прежнюю форму, заключается в присущей им уникальной кристаллической структуре, позволяющей атомам вещества сдвигаться под воздействием внешней силы всем как один. В этом и заключается принципиальное отличие сплава от других металлов, где напряжение распределяется по кристаллической структуре неравномерно, изменяя ее вид в целом.
Однако и в сверхэластичных сплавах слишком сильная нагрузка может привести к тому, что материал «забудет» нужную форму. И степень этой нагрузки увеличивается с ростом температуры, что ограничивает практическое применение подобных сплавов в широком диапазоне температур.
В интервью, данном ведущим исследователем Тосихиро Омори с Факультета Материаловедения Токийского Университета представителям международного агентства новостей Рейтер (Reuters), ученый заявил, что эластичность разработанного командой сплава намного превышает соответствующий показатель всех известных нам сегодня материалов.
Этого исследователи смогли добиться добавлением небольшого количества никеля к сплаву на основе железа. Поликристаллический сплав с памятью формы Fe-Mn-Al-Ni не просто сверхэластичен, но и сохраняет свои свойства при воздействии практически любой температуры.
«Наш ферросплав обладает на порядок большей термостойкостью. Это очень важное свойство, поскольку в большинстве случаев материалы подвергаются деформации именно при изменении температур», – пояснил Омори журналистам. И добавил, что благодаря доступности задействованных компонентов изготовление сплава должно обходиться очень дешево, а это автоматически открывает широкие перспективы для его применения.
Существующие на сегодня сверхэластичные сплавы используются для изготовления очков, антенн, разнообразных частей медицинского оборудования. Омори надеется, что изобретенный им сплав благодаря способности возвращаться в прежнее состояние при практически любой температуре, существующей в нашем мире, сможет помочь защитить здания от разрушений во время землетрясения.
Так как устойчивость многих высотных зданий (в Японии в частности) сегодня поддерживается с помощью металлических балансиров, было бы логично использовать для их изготовления сверхэластичные сплавы. В таком случае балансиры возвращались бы в исходное положение после каждого подземного толчка, вместо того, чтобы все больше деформироваться и с некоторой вероятностью наклонять или даже «ронять» здание при продолжительном землетрясении.
Кроме того, изобретение может очень пригодится в любых системах, где речь идет о воздействии экстремально высоких температур – к примеру, на стыках и в управляющих устройствах автомобилей, самолетов и космических кораблей.
материалы, металлы
| Нравится |
