Jednoduchá zliatina si nárokuje titul najtvrdšieho známeho materiálu
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 14. 12. 2022
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Jednoduchá zliatina získala titul najpevnejšieho materiálu, aký bol kedy zaznamenaný. V novej štúdii tím vedený výskumníkmi z Národného laboratória Lawrenca Berkeleyho podrobil túto zliatinu sérii testov a zistil nielen jej neuveriteľnú húževnatosť, ale aj vysokú pevnosť a ťažnosť, ktorá sa na rozdiel od väčšiny známych materiálov pri nižších teplotách skutočne zvyšuje.
Daná zliatina obsahuje chróm, kobalt a nikel (CrCoNi) a patrí do triedy kovov nazývaných ako zliatiny s vysokou entropiou (High Entropy Alloys, v skratke HEA). Väčšina zliatin sa skladá z jedného dominantného prvku s pridaním menšieho množstva ostatných, ale HEA obsahujú rovnaké množstvo každého prvku. Vďaka tomu môžu mať pôsobivé vlastnosti, napríklad vysoký pomer pevnosti k hmotnosti, modul pružnosti, ktorý rastie s teplotou, alebo ultra vysokú pevnosť a ťažnosť.
V predchádzajúcej práci výskumníci zistili, že CrCoNi vykazuje vysokú pevnosť a húževnatosť pri nízkych teplotách okolo -196 stupňov Celzia. V rámci novej štúdie tím skúmal, ako obstojí pri ešte nižších teplotách -253 stupňov Celzia, pri ktorých existuje hélium ako kvapalina. A skutočne, húževnatosť dosiahla nové rozmery pri zabraňovaní šírenia trhlín.
„Húževnatosť tohto materiálu v blízkosti teplôt kvapalného hélia dosahuje až 500 megapascalov na meter štvorcový,“ povedal Robert Ritchie, spoluvedúci výskumník štúdie. „V rovnakých jednotkách je húževnatosť kúska kremíka jedna, hliníkového rámu v osobných lietadlách približne 35 a húževnatosť niektorých najlepších ocelí je okolo 100. Takže 500 je ohromujúce číslo“.
Za normálnych okolností sa materiály pri nižších teplotách stávajú krehkejšími, preto tím skúmal, ako je možné, že zliatina CrCoNi tak dobre odoláva. Na skúmanie štruktúry kryštálovej mriežky zliatiny pod vplyvom sily preto použili niekoľko typov mikroskopie.
Ukázalo sa, že zliatina CrCoNi získava svoju chladnú húževnatosť vďaka sérii atómových interakcií, ktoré prebiehajú v špecifickom poradí. Nedokonalosti v kryštáloch sa pôsobením sily posúvajú, až kým nevytvoria prekážky, ktoré pôsobia na zvýšenie odolnosti voči tejto sile. V poslednom kroku procesu sa kryštálová štruktúra zmení z kubickej na hexagonálnu.
Vedci tvrdia, že húževnatosť materiálu pri neuveriteľne nízkych teplotách by ho mohla urobiť užitočným pre objekty, ktoré pracujú v extrémnych prostrediach, ako je hlboký vesmír. Ich výskum bol nedávno uverejnený v magazíne Science.
