Într-o premieră, cercetătorii au dezvoltat un nou aliaj de cupru, care este unul dintre cele mai rezistente materiale pe bază de cupru realizate vreodată, anunță LiveScience. În teorie, aliajele nanocristaline ar trebui să poată păstra o rezistență considerabilă chiar și la temperaturi ridicate, dar acest lucru a fost rareori demonstrat în practică. Aliajul de cupru super-rezistent poate fi utilizat pentru a construi avioane și nave spațiale mai bune.
Noul aliaj, un amestec de cupru, tantal și litiu, a fost construit la scară nanometrică pentru a rezista la temperaturi și solicitări extreme și ar putea avea aplicații cruciale pentru industria aerospațială, apărare și industrie. Cercetătorii și-au publicat descoperirile pe 27 martie în revista Science.
Un aliaj cu aplicații cruciale în industria aerospațială
„Aceasta este o știință de vârf, dezvoltarea unui nou material care combină în mod unic conductivitatea excelentă a cuprului cu rezistența și durabilitatea la scara superaliajelor pe bază de nichel”, a declarat într-un comunicat co-autorul studiului, Martin Harmer, profesor emerit de inginerie la Universitatea Lehigh din Bethlehem, Pennsylvania.
În prezent, cele mai comune materiale utilizate în medii cu solicitări ridicate, cum ar fi motoarele turbinelor cu gaz și echipamentele de procesare chimică, sunt superaliajele pe bază de nichel, care sunt puternice, rezistente la coroziune și pot rezista la temperaturi ridicate.
Însă aceste aliaje au deficiențe în ceea ce privește conductivitatea electrică, limitând unele dintre aplicațiile lor potențiale. Pentru a rezolva această problemă, cercetătorii au plasat precipitate de cupru-litiu între două straturi bogate în tantal, un element foarte rezistent la coroziune.
Echipa a rafinat apoi substanța prin adăugarea unei cantități mici de litiu pentru a schimba structura precipitatelor în cuboide stabile, consolidând rezistența fizică și termică a aliajului.
Un nou aliaj care este unul dintre cele mai rezistente materiale pe bază de cupru fabricate vreodată
„Când ne uităm în interiorul corpului nostru, încercăm să căutăm amprente ale mutațiilor celulare pentru cancer”, a declarat într-un comunicat co-autorul studiului, Kiran Solanki, profesor de inginerie la Universitatea de Stat din Arizona. „În mod similar, materialele structurale au o amprentă unică atunci când sunt supuse oricărui eveniment, cum ar fi radiațiile sau căldura. Și în acest caz, având un precipitat de cupru-litiu cu un strat dublu stabil de Ta (tantal) putem modifica amprenta la temperaturi înalte ”.
Materialul rezultat are o combinație impresionantă de proprietăți. Pe lângă conductivitatea sa electrică, poate funcționa la temperaturi de până la 800 de grade Celsius și poate rezista la o solicitare maximă de 1.120 de megapascali la temperatura camerei – de peste o dată și jumătate presiunea maximă pe care o poate suporta oțelul.
Aceste caracteristici înseamnă că ar putea fi utilizat într-o varietate de moduri, au spus cercetătorii.
„Acesta oferă industriei și armatei baza pentru a crea noi materiale pentru motoare hipersonice și motoare cu turbină de înaltă performanță”, a spus Harmer.
