В Австралії створили матеріал, який не розширюється при нагріванні

новий матеріал, теплове розширення, установка, фото
Фото: ANSTO | Лабораторна установка для вивчення нового матеріалу

Новий матеріал не змінюватиме розміри, навіть якщо його розмістити на кромці крила літака, що летить в п'ять разів швидше звуку.

Австралійські дослідники з Університету Нового Південного Уельсу (UNSW) створили, можливо, один з найбільш термостійких матеріалів з коли-небудь існувавших. Новий матеріал складається з скандію, алюмінію, вольфраму і кисню. Він має нульове теплове розширення (ZTE) в діапазоні температур від -269 до 1126°C, повідомило видання New Atlas.

Вчені пояснили, що новий матеріал не буде змінювати свої розміри, навіть якщо його розмістити на кромці крила літака, що летить в пʼять разів швидше за швидкість звуку. Він може знайти застосування в конструкціях космічних апаратів, які повинні працювати як в умовах сильного космічного холоду, так і спеки при запуску на землі. Корисний він буде і в медичних імплантатах, де діапазон зміни температур невеликий, але навіть мінімальне теплове розширення може викликати критичні проблеми.

Команда UNSW зробила відкриття майже випадково: "Ми проводили експерименти з цими матеріалами в звʼязку з нашими дослідженнями для електричних батарей і випадково натрапили на цю унікальну властивість цього конкретного сплаву", — сказав доцент Нірадж Шарма.

На молекулярному рівні підвищення температури матеріалу призводить до збільшення довжини атомних звʼязків між елементами. Іноді нагрів також викликає поворот атомів, що призводить до утворення більш просторих структур, що впливає на загальний об`єм.

Новий матеріал дослідники вивчали за допомогою порошкового дифрактометра з високою роздільною здатністю Echidna і в величезному температурному діапазоні виявили лише незначні зміни в звʼязках, положенні атомів і їхніх поворотах. Механізм того, що відбувається, вченим поки неясний. Вони припускають, що атоми кисню в цьому сплаві при нагріванні змінюють своє положення і параметри так, що практично компенсують зміни, які відбуваються з атомами інших елементів. В результаті загальний обсяг зразка не змінюється.

Зараз вчені зʼясовують, чи можна замінити дорогий і дефіцитний скандій в цьому сплаві. Решта ж його компонентів відносно дешеві й доступні, що дозволяє говорити про можливість масштабного виробництва нового матеріалу.

Результати роботи опубліковані в журналі Chemistry of Materials.

новий, матеріал, нульове, теплове розширення, графіки
Результати вимірювання геометричних параметрів нового матеріалу при різних температурах

Нагадаємо, дослідники з Марбурзького університету в Німеччині і Університету Аалто у Фінляндії відкрили нову вуглецеву мережу, яка атомарному тонка, як графен, але складається з квадратів, шестикутників і восьмиугольников, що утворюють впорядковані грати. Вони також виявили, що електронні властивості нової мережі сильно відрізняються від властивостей графена.

Дослідники з Віденського технічного університету разом з вченими з США натрапили на дивну форму "квантової критичності". Дане відкриття може привести до розробки концепції нових матеріалів.