Ένα ελαφρύ εύκαμπτο κράμα ανθεκτικό σε ακραίες θερμοκρασίες

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Tohoku ανέπτυξαν ένα πρωτοποριακό υπερελαστικό κράμα τιτανίου-αλουμινίου (Ti-Al). Αυτό το νέο υλικό δεν είναι μόνο ελαφρύ αλλά και ισχυρό, προσφέροντας τη μοναδική υπερελαστική ικανότητα να λειτουργεί σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών, από τους -269°C, τη θερμοκρασία του υγρού ηλίου, έως τους +127°C, δηλαδή πάνω από το σημείο βρασμού του νερού. Η ανακάλυψη αυτή ενέχει σημαντικές δυνατότητες για μια ποικιλία εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένων εκείνων στην εξερεύνηση του Διαστήματος και την ιατρική τεχνολογία.

Ο Sheng Xu, επίκουρος καθηγητής στο Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences του Πανεπιστημίου Tohoku, τόνισε τη σημασία του μεγάλου εύρους θερμοκρασιών λειτουργίας του κράματος.

Αυτό το κράμα είναι το πρώτο στο είδος του που διατηρεί την υπερελαστικότητα σε ένα τόσο ακραίο εύρος θερμοκρασιών, παραμένοντας ταυτόχρονα ελαφρύ και ισχυρό, γεγονός που ανοίγει μια ποικιλία πρακτικών εφαρμογών που δεν ήταν δυνατές πριν. Οι ιδιότητες του κράματος το καθιστούν ιδανικό για μελλοντικές διαστημικές αποστολές, όπως η δημιουργία υπερελαστικών ελαστικών για τα σεληνιακά ρόβερ που θα μπορούν να περιηγηθούν στις ακραίες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στην επιφάνεια της Σελήνης.

Η ευελιξία του κράματος σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες το καθιστά ένα πολλά υποσχόμενο υλικό για εφαρμογές σε διάφορες βιομηχανίες. Φυσικά, το κράμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε καθημερινές εφαρμογές που απαιτούν ευελιξία, όπως ιατρικές συσκευές σαν τα στεντ.

Προς το παρόν, τα περισσότερα κράματα μνήμης σχήματος - υλικά ικανά να ανακτούν το αρχικό τους σχήμα μετά την αφαίρεση της δύναμης - περιορίζονται σε συγκεκριμένες θερμοκρασιακές περιοχές.

Το νέο κράμα με βάση το Ti-Al ξεπερνά αυτόν τον περιορισμό, προσφέροντας ευρεία εφαρμογή σε τομείς που απαιτούν υλικά με εξαιρετική αντοχή και ευελιξία, από τη διαστημική εξερεύνηση έως τα καθημερινά ιατρικά εργαλεία.

Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε προηγμένες τεχνικές, όπως ο ορθολογικός σχεδιασμός κράματος και ο ακριβής έλεγχος της μικροδομής. Χρησιμοποιώντας διαγράμματα φάσεων, οι ερευνητές ήταν σε θέση να επιλέξουν τα συστατικά του κράματος και τις αναλογίες τους. Επιπλέον, βελτιστοποίησαν τις μεθόδους επεξεργασίας και θερμικής κατεργασίας για να επιτύχουν τις επιθυμητές ιδιότητες του υλικού.

Οι επιπτώσεις αυτής της μελέτης εκτείνονται πέρα από τις άμεσες πρακτικές εφαρμογές.

Αυτή η ανακάλυψη όχι μόνο θέτει ένα νέο πρότυπο για τα υπερελαστικά υλικά, αλλά εισάγει επίσης νέες αρχές για το σχεδιασμό υλικών, οι οποίες αναμφίβολα θα εμπνεύσουν περαιτέρω ανακαλύψεις στην επιστήμη των υλικών.

[via]