کشف سخت‌ترین ماده در زمین که با کاهش دما، مقاوم‌تر می‌شود


آلیاژی از کروم، کبالت و نیکل اخیراً توانسته است بالاترین سطح چقرمگی شکست یک ماده را در این سیاره ثبت کند. دانشمندان می گویند این آلیاژ با استحکام و شکل پذیری بالا می تواند در برابر آسیب بسیار مقاوم باشد. به گزارش Science Alert، اسو جورج، متالورژیست و محقق ارشد مطالعه ای که خواص این آلیاژ را تشریح کرده است، می گوید: «زمانی که یک ماده ساختاری طراحی می کنید، می خواهید آن را قوی و در عین حال چکش خوار و مقاوم در برابر شکست داشته باشید. معمولاً بین این ویژگی ها تعادل وجود دارد. اما این ماده هر دو ویژگی را حفظ می کند، به جای اینکه در دماهای پایین تر شکننده تر شود، سخت تر می شود. جورج و رابرت ریچی از آزمایشگاه ملی برکلی و دانشگاه کالیفرنیا، برکلی در حال تحقیق بر روی گروهی از مواد به نام آلیاژهای آنتروپی بالا (HEAs) بودند که حاوی عناصر مختلف به نسبت یکسان هستند. یکی از این آلیاژها CrMnFeCoNi است که استحکام و شکل پذیری بالای آن قبلاً توسط دانشمندان در دماهای نزدیک به نیتروژن مایع مورد توجه قرار گرفته است. اکنون محققان مشتقی از این آلیاژ به نام CrCoNi یافته‌اند که خواص آن حتی جذاب‌تر از مادرش است. برای بررسی این آلیاژ، آنها فراتر از سنجش استاندارد CrMnFeCoNi خود رفتند و CrCoNi را در دمای هلیوم مایع آزمایش کردند. ریچی در مورد نتایج این آزمایش ها می گوید: چقرمگی این ماده نزدیک به دمای هلیوم مایع است. [منفی 253 درجه سلسیوس] به 500 مگا پاسکال ریشه مربع می رسد. سخت ترین ماده از نظر مقاومت در برابر شکست، برای مقایسه، سیلیکون دارای چقرمگی 1، آلومینیوم هواپیما حدود 35 و برخی از بهترین فولادها نزدیک به 100 هستند. بنابراین، رقم 500 بسیار بالا در نظر گرفته می شود. دانشمندان از شکست نوترون، بازتاب پس پراکندگی الکترون و میکروسکوپ الکترونی عبوری برای بررسی CrCoNi در سطح اتمی استفاده کردند. به عبارت دیگر، آنها آلیاژ را ترک کردند و بررسی کردند که چقدر فشار لازم است تا شکستگی گسترش یابد. هنگامی که نیرو به فلز وارد می شود، مرزهای بین اتم ها حرکت می کنند و به مواد اجازه می دهند تغییر شکل دهند. در این راستا آلیاژهای کروم، کبالت و نیکل دارای الگوهای اتمی خاصی هستند که مقاومت آنها را در برابر شکست افزایش می دهد. اکنون محققان می‌خواهند بررسی کنند تا ببینند چه کاربردهایی از این ماده می‌توان داشت و چه آلیاژهای آنتروپی بالا با خواص مشابه وجود دارد. نتایج این تحقیق در مجله Science منتشر شده است.

دیدگاهتان را بنویسید