Международная группа ученых под руководством специалистов из Университета Байройта разработала металл, нарушающий законы физики. Химическое соединение сочетает в себе электропроводность и полярность, а обычно это несовместимые свойства. Благодаря такому сочетанию инновационный материал проявляет оптический эффект удвоения частоты света, что характерно для неметаллов. Разработка открывает новые подходы к химии и проектированию функциональных материалов.
Сегодняшний дайджест посвящен инновационным изобретениям в мире металлов, устраивайтесь поудобнее, мы начинаем :)
Прочный сплав для высоких температур
Ученые из Массачусетского технологического института представили новый алюминиевый сплав для 3D-печати, который в пять раз прочнее обычного алюминия и способен выдерживать температуры до 400 °C.
В ходе исследований ученые подключили машинное обучение. Это позволило сэкономить время на моделировании тысяч и миллионов возможных составов, в финальную оценку попало всего 40 вариантов. Благодаря такой фокусировке команде удалось определить оптимальный состав, который обеспечивает высокую прочность и термостойкость.
По заявлению ученых, сплав очень пригодится в авиации и автомобильной промышленности, где детали традиционно изготавливаются из титана, который намного тяжелее и дороже алюминия. А еще 3D-печать позволяет создавать сложные формы, что пригодится в сфере дизайна и производства, а также позволит более эффективно использовать материалы и снизить количество отходов.
Память формы и 100 000 циклов деформации
Ученые ТГУ представили миру уникальный сплав с памятью формы, который способен выдержать до 100 тысяч циклов деформации при температуре от 100 до 300°С.
Основой разработки послужили сплавы Гейслера — соединения нескольких металлов (интерметаллиды), которые при высоких температурах демонстрируют память формы и сверхэластичность. При добавлении в эти сплавы железа или кобальта у сплава значительно повышаются прочностные характеристики и рабочие температуры. А кроме легирования железом и кобальтом, команда ученых также изменила концентрацию элементов в составе.
По заявлению ученых, разработка очень пригодится в высокотемпературных механических устройствах аэрокосмической, автомобильной и энергетической отраслей.
Композиты с экстремальными свойствами
Ученые Томского научного центра Сибирского отделения РАН разработали уникальные электропроводящие композитные материалы. В основе этих материалов — карбосилицид титана и азотосодержащие фазы. Такой композит может спокойно выдерживать температуры до 400°С и может применяться в производстве нагревательных устройств и компонентов микроэлектроники.
На первом этапе эксперимента ученые использовали чистые порошки титана, кремния и углерода, а затем провели химическую реакцию, заменив традиционный инертный газ аргон на азот. По завершении реакции, происходившей при температуре свыше 2100 °C, сформировался порошок, содержащий 15% карбида титана и 85% карбосилицида титана. Этот материал ученые ввели в стандартную трехкомпонентную порошковую смесь и загрузили синтезироваться в реактор. В ходе испытаний ученые меняли соотношение исходного состава и полученного при первом синтезе порошка. Оптимальный результат получился следующим: разбавление исходного состава порошком на 40-60% приводит к тому, что итоговый сплав обладает лучшими электрическими и термическими свойствами, в том числе и удельным поверхностным сопротивлением 50−100 Ом и рабочей температурой до 400 °C.
По заявлению ученых, подобные материалы будут полезны в производстве суперконденсаторов, литий-полимерных аккумуляторов, датчиков газов и биометрических показателей. Композиты также могут заменить традиционные металлические и проводящие компоненты в различных сферах промышленности и техники.