دانشمندان ابرفلزی ساخته‌اند که در هر دمایی قوی باقی می‌ماند!

یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه صنعتی پوهانگ (POSTECH)، به سرپرستی پروفسور هیونگ سئوپ کیم از دپارتمان علم و مهندسی مواد، موسسه تحصیلات تکمیلی فناوری آهن و فولاد، و دپارتمان مهندسی مکانیک، یک آلیاژ نوآورانه توسعه داده است که هم استحکام و هم انعطاف‌پذیری خود را در یک محدوده دمایی وسیع، از ۱۹۶- درجه سانتیگراد تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد، حفظ می‌کند.

یافته‌های آن‌ها، که نویدبخش کاربردهای مهمی در صنایع هوافضا و خودروسازی است، در مجله بین‌المللی Materials Research Letters منتشر شده است.

بیشتر فلزات رایج به تغییرات دما بسیار حساس هستند. برای مثال، یک دستگیره فلزی در زمستان می‌تواند بسیار سرد و در تابستان بسیار داغ شود. در نتیجه، مواد فلزی معمولی معمولاً به گونه‌ای مهندسی می‌شوند که فقط در یک محدوده دمایی محدود عملکرد خوبی داشته باشند، و این امر آن‌ها را برای محیط‌هایی با دماهای شدید یا متغیر نامناسب می‌سازد.

معرفی مفهوم “اَبَر تطبیق‌پذیر”

برای غلبه بر این چالش، تیم تحقیقاتی POSTECH مفهوم “اَبَر تطبیق‌پذیر (Hyperadaptor)” را معرفی کرد و یک آلیاژ با آنتروپی بالا (HEA) مبتنی بر نیکل توسعه داد که این ایده را تجسم می‌بخشد.

HEA جدید توسعه‌یافته، عملکرد مکانیکی تقریباً ثابتی را در یک محدوده دمایی وسیع “از شرایط فوق سرد در ۱۹۶- درجه سانتیگراد (۷۷ کلوین) تا گرمای بالا در ۶۰۰ درجه سانتیگراد (۸۷۳ کلوین)” نشان می‌دهد. این پایداری قابل‌توجه به وجود نانوذرات رسوبی L1₂ برمی‌گردد که به طور یکنواخت در داخل آلیاژ توزیع شده‌اند. این ذرات ریز به عنوان تقویت‌کننده‌هایی عمل می‌کنند که مانع از تغییر شکل می‌شوند، در حالی‌که ساختار داخلی آلیاژ، تنش را از طریق رفتار لغزش مداوم، صرف نظر از دما، تحمل می‌کند.

کاربردهای صنعتی گسترده

این توسعه، نویدبخش کاربردهای مهمی در مواردی است که شامل تغییرات دمایی ناگهانی یا شدید می‌شود، مانند موتورهای موشک یا جت، سیستم‌های اگزوز خودرو، توربین‌های نیروگاه و خطوط لوله. توانایی این آلیاژ در حفظ عملکرد پایدار در چنین شرایطی می‌تواند ایمنی و کارایی را در این محیط‌های پرتقاضا به میزان زیادی افزایش دهد.

پروفسور کیم گفت:

HEA ما محدودیت‌های آلیاژهای موجود را می‌شکند و یک کلاس جدید از مواد غیرحساس به دما را ایجاد می‌کند. مفهوم ابر تطبیق‌پذیر، یک پیشرفت اساسی در توسعه مواد نسل بعدی با رفتار مکانیکی ثابت حتی در شرایط شدید است.

منبع: Scitechdaily