Материал с нулевым тепловым расширением, изготовленный из скандия, алюминия, вольфрама и кислорода, не изменялся в объеме при температурах от 4 до 1400 К (или от −269 до 1126 °C). Его создали специалисты из Австралии.
Не исключено, что у ученых получилось создать если не самый термостойкий, то хотя бы один из самых термостойких материалов изобретенных человечеством. Он может пригодиться тем, кто работает в чрезвычайно разнообразных температурных условиях.
В частности, материал может быть использован в аэрокосмическом дизайне. Компоненты ракет, например, подвергаются воздействию низких температур в космосе, а высоких — во время запуска или возвращения. К высотным разведчикам, которые летают у границ ближнего космоса, это тоже отчасти относится.
Или есть такие вещи, как медицинские имплантаты, где диапазон ожидаемых температур не сильно варьируется, но даже небольшое тепловое расширение может вызвать критические проблемы.
В создании материала помогла удача
Интересно, что создать новый материал у исследователей вышло случайно. «Мы проводили эксперименты с материалами в связи с нашими исследованиями, основанными на батареях, и случайно натолкнулись на уникальное свойство этого конкретного состава», — говорит Нирадж Шарма, специалист Университета Нового Южного Уэльса в Австралии.
Изучая материал, ученые обнаружили у него невероятную степень термической стабильности.
На молекулярном уровне материалы обычно расширяются, так как повышение температуры приводит к увеличению длины атомных связей между элементами. Иногда это также вызывает вращение атомов, что приводит к образованию более просторных структур, влияющих на общий объем. Так происходит обычно. Но только не с этим материалом.
Исследователи говорят, что точный механизм, лежащий в основе экстремальной термической стабильности, не совсем понятен. Возможно, длины связей, углы и положения атомов кислорода меняются согласованно друг с другом, чтобы сохранить общий объем.
«Какая часть материала работает при какой температуре — это следующий вопрос», — отмечает Шарма и добавляет: «Скандий встречается реже и стоит он дороже, но мы экспериментируем с другими элементами, которыми можно его заменить».
Все остальные «ингредиенты широко доступны и связываются вместе с помощью «относительно простого синтеза», поэтому команда считает, что новый материал не должен создавать препятствий для крупномасштабного производства.
Они с этой планеты? Странные изобретения, о которых вы могли не знать:
Это тоже интересно:
