Nowatorski stop charakteryzuje się niezrównaną elastycznością w temperaturze pokojowej
Sheng Xu et al.Grupa badawcza opracowała masowy stop na bazie miedzi, który charakteryzuje się największym jak dotąd odkształceniem sprężystym przy rozciąganiu w temperaturze pokojowej.
Nawet po oddziaływaniu na niektóre metale pewnym siłom naprężenia mogą one wrócić do swojego pierwotnego kształtu ze względu na swoją właściwość, jaką jest elastyczność. Materiały o dużym odkształceniu sprężystym zapewniają większą elastyczność, np. w artykułach codziennego użytku i urządzeniach medycznych, co sprawia, że są bardzo poszukiwane na rynku.
Teoretycznie większość metali i stopów może wytrzymać odkształcenia o wartości około 10%, ale tylko wtedy, gdy metale są zredukowane do skali mikro lub nano. Gdy metale te mają swój kształt masowy, tak jak ma to miejsce w przypadku większości praktycznych zastosowań inżynierskich, poziom odkształcenia sprężystego spada poniżej procenta. Dla stali nierdzewnej wskaźnik wynosi <0,2%.
Wprowadzony przez Sheng Xu, adiunkta w Wyższej Szkole Inżynierii Uniwersytetu Tohoku, stop na bazie miedzi wykazał odkształcenie sprężyste przy rozciąganiu > 4,3% w temperaturze pokojowej, dzięki odwracalnemu odkształceniu sieci jednofazowej BCC. Zachowanie materiału oznacza, że związek między naprężeniem rozciągającym a odkształceniem nie był liniowy, czyli nie był zgodny z tradycyjnym prawem Hooke'a. Prawo Hooke'a to teoria sprężystości uogólniająca, że elastyczność obiektu jest proporcjonalna do przyłożonego naprężenia.
Nowy materiał wykazał niski poziom modułu Younga (<25 GPa) i duży współczynnik Poissona, wynoszący 0,47. Innymi słowy: materiał jest bardzo elastyczny, nawet przy niewielkich obciążeniach, i niezwykle wytrzymały.
Przygotowanie masowych monokryształów stopu wymaga cyklicznej obróbki cieplnej, czyli prostego procesu, który umożliwia masową produkcję.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
– Nasz stop masowy może być stosowany jako materiały sprężynowe o wysokiej odzyskiwalności, a także może znaleźć zastosowanie w urządzeniach wykorzystujących czujniki zależne od naprężeń, takich jak rozciągliwa elektronika – mówi Xu. – Niski poziom moduł Younga nowego stopu przypomina ludzkie kości i dlatego ma potencjał do zastosowań medycznych.
Wybiegając w przyszłość, grupa badawcza ma w planach przeprowadzenie testów zmęczenia funkcjonalnego dużych odkształceń sprężystych stopu, co ma fundamentalne znaczenie dla jego praktycznych zastosowań. Naukowcy współpracują również z odpowiednimi branżami w celu zbadania, jak wiele możliwości wiąże się z tym stopem.
Źródło: Uniwersytet Tohoku
