В Австралии создали материал, который не расширяется при нагревании

новый материал, тепловое расширение, установка, фото
Фото: ANSTO | Лабораторная установка для изучения нового материала

Новый материал не будет менять размеры, даже если его разместить на кромке крыла самолета, летящего в пять раз быстрее звука.

Австралийские исследователи из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) создали, возможно, один из самых термостойких материалов из когда-либо существовавших. Новый материал состоит из скандия, алюминия, вольфрама и кислорода. Он имеет нулевое тепловое расширение (ZTE) в диапазоне температур от -269 до 1126°C, сообщило издание New Atlas.

Ученые пояснили, что новый материал не будет менять свои размеры, даже если его разместить на кромке крыла самолета, летящего в пять раз быстрее скорости звука. Он может найти применение в конструкциях космических аппаратов, которые должны работать как в условиях сильного космического холода, так и жары при их запуске на земле. Полезен он будет и в медицинских имплантатах, где диапазон изменения температур небольшой, но даже минимальное тепловое расширение может вызвать критические проблемы.

Команда UNSW сделала открытие почти случайно: "Мы проводили эксперименты с этими материалами в связи с нашими исследованиями для электрических батарей и случайно натолкнулись на это уникальное свойство этого конкретного сплава", – сказал доцент Нирадж Шарма.

На молекулярном уровне повышение температуры материала приводит к увеличению длины атомных связей между элементами. Иногда нагрев также вызывает поворот атомов, что приводит к образованию более просторных структур, влияющих на общий объем.

Новый материал исследователи изучали с помощью порошкового дифрактометра высокого разрешения Echidna и в огромном температурном диапазоне обнаружили лишь незначительные изменения в связях, положении атомов и их поворотах. Механизм происходящего ученым пока неясен. Они предполагают, что атомы кислорода в этом сплаве при нагреве меняют свое положение и параметры так, что практически компенсируют изменения, происходящие с атомами других элементов. В результате общий объем образца не меняется.

Сейчас ученые выясняют, можно ли заменить дорогой и дефицитный скандий в этом сплаве. Остальные же его компоненты относительно дешевые и доступные, что позволяет говорить о возможности масштабного производства нового материала.

Результаты работы опубликованы в журнале Chemistry of Materials.

новый, материал, нулевое, тепловое расширение, графики
Результаты измерения геометрических параметров нового материала при разных температурах

Напомним, исследователи из Марбургского университета в Германии и Университета Аалто в Финляндии открыли новую углеродную сеть, которая атомарно тонка, как графен, но состоит из квадратов, шестиугольников и восьмиугольников, образующих упорядоченную решетку. Они также обнаружили, что электронные свойства новой углеродной сети сильно отличаются от свойств графена.

Исследователи из Венского технического университета вместе с учеными из США натолкнулись на удивительную форму "квантовой критичности". Данное открытие может привести к разработке концепции новых материалов.