Μια ρωσο-κινεζική ομάδα επιστημόνων δημιούργησε ένα σύνθετο υλικό ικανό να διατηρεί υψηλή αντοχή και ολκιμότητα σε ακραίο ψύχος. Η εξέλιξη αυτή μπορεί να βρει εφαρμογή σε εφαρμογές χαμηλών θερμοκρασιών, όπως η αεροναυπηγική, η κρυογονική βιομηχανία και τα πολικά πλάτη. Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στην επιθεώρηση Nanomaterials.
Ειδικοί από το ρωσικό Πανεπιστήμιο MISIS, μαζί με συναδέλφους τους από την Κίνα, μελέτησαν πώς τα σύνθετα υλικά καταστρέφονται σε θερμοκρασίες κάτω από -150 °C (κρυογονικές θερμοκρασίες) και έθεσαν ως στόχο τη δημιουργία νέων σύνθετων ενώσεων που μπορούν να διατηρήσουν τα μηχανικά τους χαρακτηριστικά σε τέτοιες ακραίες συνθήκες.
Οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα πολυστρωματικό σύνθετο υλικό με βάση μια ένωση μετάλλου και μεταλλικού γυαλιού, το οποίο δεν καταρρέει εύθραυστο σε κρίσιμα χαμηλές θερμοκρασίες, δήλωσε ο Ιβάν Σαφρόνοφ, αναπληρωτής καθηγητής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο MISIS.
Το νέο υλικό δεν διασπάται σε πολλά θραύσματα όταν χτυπηθεί. Αυτή η συμπεριφορά συνδέεται με ειδικές μεταβατικές καταστάσεις στη διεπιφάνεια μεταξύ κρυσταλλικών και άμορφων μεταλλικών κραμάτων. Η εμφάνιση μιας ρωγμής σε αυτό το όριο οδηγεί σε άλματα ατόμων μπροστά από την άκρη της ρωγμής, τα οποία προκαλούν ισχυρή τοπική θέρμανση του υλικού. Το θερμαινόμενο μέταλλο είναι πιο όλκιμο, αλλάζει τη φύση της καταστροφής και επιβραδύνει τη ρωγμή. Αυτό καθιστά δυνατή τη διατήρηση της αντοχής του δείγματος σε χαμηλές θερμοκρασίες.
Ο επιστήμονας σημείωσε ότι τέτοια πολυστρωματικά σύνθετα υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή εξαρτημάτων μηχανών και δομών που θα λειτουργούν σε χαμηλές ή εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες – στην αεροναυπηγική, την κρυογενετική βιομηχανία και τα πολικά πλάτη.
Τα σύνθετα υλικά που αναπτύσσουμε με βάση το κρυσταλλικό μέταλλο και το μεταλλικό γυαλί είναι εύκολο να αποκτηθούν και μπορούν εύκολα να ανακυκλωθούν. Η τεχνολογία δημιουργίας τους βασίζεται στην κλασική συγκόλληση διαφόρων υλικών. Έχουμε προσδιορίσει θεωρητικά και πειραματικά τις πραγματικές θερμοκρασίες στις οποίες δεν συμβαίνει η κρυστάλλωση του μεταλλικού γυαλιού υπό συνθήκες καλής «σύνδεσης» των συστατικών.
Στο μέλλον, οι επιστήμονες σχεδιάζουν να τελειοποιήσουν την τεχνολογία για τη δημιουργία τέτοιων σύνθετων υλικών. Θα βελτιώσουν επίσης τη σύνθεσή τους για να βελτιώσουν τη μηχανική αντοχή σε κρυογονικές θερμοκρασίες και την αντοχή στην ακτινοβολία.
Η έρευνα διεξάγεται στο πλαίσιο του κρατικού προγράμματος υποστήριξης των ρωσικών πανεπιστημίων «Priority-2030».
