Wiadomości
Najmocniejszy stop metali na świecie. Przełomowe odkrycie
Autor. Canva.com
Naukowcy z Lawrence Berkeley National Lab odkryli materiał o najwyższej twardości, jaką kiedykolwiek zarejestrowano w jakimkolwiek materiale. Odkrycie nastąpiło podczas badania stopu metalicznego wykonanego z chromu, kobaltu i niklu. Metal jest nie tylko wyjątkowo wytrzymały i plastyczny, ale jego właściwości ulegają poprawie wraz z obniżeniem temperatury, czyli inaczej niż większość istniejących materiałów . Materiał CrCoNi jest imponująco mocny, co oznacza, że jest również odporny na trwałe odkształcenia.
Zespół, kierowany przez naukowców z Lawrence Berkeley National Laboratory i Oak Ridge National Laboratory, opublikował w „Science" pracę opisującą ich przełomowe odkrycie.
"Kiedy projektujesz materiały strukturalne, chcesz, aby były mocne, ale także plastyczne i odporne na pęknięcia. Zazwyczaj jest to kompromis pomiędzy tymi właściwościami. Ale ten materiał ma obie te cechy i zamiast stać się kruchym w niskich temperaturach, staje się twardszy" – powiedział współtworzący projekt Easo George, dyrektor rozwoju zaawansowanych metali ORNL i University of Tennessee.
Czytaj też
CrCoNi jest podzbiorem klasy metali zwanych stopami o wysokiej entropii (HEAs). Wszystkie stopy używane obecnie zawierają wysoką proporcję jednego elementu z niższymi ilościami dodatkowych elementów, ale HEA są wykonane z równej mieszanki każdego elementu składowego. Te zrównoważone receptury atomowe wydają się obdarzać niektóre z tych materiałów wyjątkowo wysoką kombinacją wytrzymałości i ciągliwości w warunkach naprężenia, które razem są kluczowe dla kategorii "twardości". HEAs były gorącym obszarem badań od czasu, gdy zostały po raz pierwszy opracowane około 20 lat temu, ale technologia wymagana do przesunięcia materiałów do ich granic w ekstremalnych testach jest dostępna do niedawna.
"Wytrzymałość tego materiału w pobliżu temperatury ciekłego helu (20 kelwinów, -424° Fahrenheita) wynosi aż 500 megapaskali pierwiastków kwadratowych. W tych samych jednostkach, wytrzymałość kawałka krzemu wynosi jeden, aluminiowy kadłub w samolotach pasażerskich wynosi około 35 , a wytrzymałość niektórych z najlepszych stali wynosi około 100. Tak więc, 500, to oszałamiająca liczba" – tłumaczy Współprowadzący badania Robert Ritchie, starszy pracownik naukowy w Berkeley Lab's Materials Sciences Division oraz Chua Professor of Engineering na UC Berkeley.
Czytaj też
Ritchie i George zaczęli eksperymentować z CrCoNi i innym stopem, który również zawiera mangan i żelazo (CrMnFeCoNi) prawie dekadę temu. Stworzyli próbki tych stopów, a następnie obniżyli materiały do temperatury ciekłego azotu (około 77 kelwinów, czyli -196° C) i odkryli imponującą wytrzymałość i odporność. Natychmiast zapragnęli kontynuować swoją pracę, przeprowadzając testy w zakresie temperatur ciekłego helu, ale znalezienie urządzeń, które umożliwiłyby testowanie próbek w tak zimnym środowisku, oraz rekrutacja członków zespołu posiadających narzędzia analityczne i doświadczenie, zajęła kolejne 10 lat.