Naukowcy z UCLA stworzyli nowy, wyjątkowo lekki i mocny metal

Metal nanokompozytowy

Zespół kierowany przez naukowców z UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science stworzył metal o bardzo dużej wytrzymałości i sztywności, przy jednocześnie niskiej wadze. Nowy metal składa się z magnezu oraz z nanocząsteczek węglika krzemu. Taki materiał może znaleźć zastosowanie w samochodach, samolotach czy statkach kosmicznych, przyczyniając się do poprawy efektywności zużycia paliwa. Oprócz tego może też zostać wykorzystany w elektronice mobilnej czy w urządzeniach biomedycznych.

Aby stworzyć ten lekki, super mocny materiał, zespół znalazł sposób rozmieszczania i stabilizowania nanocząsteczek w płynnym metalu. Oprócz tego opracowano również skalowalną metodę produkcji, która mogłaby utorować drogę dla bardziej wydajnych metali lekkich.

Metale strukturalne są metalami nośnymi, wykorzystuje się je w budynkach oraz w pojazdach. Magnez posiada gęstość zaledwie dwie trzecie gęstości aluminium, który jest najlżejszym metalem strukturalnym. Węglik krzemu jest bardzo twardym materiałem ceramicznym, powszechnie stosowanym w przemysłowych ostrzach tnących. Opracowana przez naukowców technika aplikacji dużej ilości węglika krzemu o cząstkach mniejszych niż 100 nanometrów do magnezu znacznie zwiększa wytrzymałość, sztywność, plastyczność oraz odporność na wysokie temperatury.

Badania pokazały, że dodanie węglika krzemu i magnezu do metalu rekordowo zwiększyło jego wytrzymałość przed przerwaniem oraz odporność na wysokie temperatury. Cząstki ceramiczne już od dawna uważane były jako potencjalny sposób zwiększenia wytrzymałości metali. Jednakże, w mikroskali proces infuzji cząstek ceramicznych powoduje utratę plastyczności. W przeciwieństwie do tego, używanie nanocząsteczek zwiększa wytrzymałość przy zachowaniu plastyczności metali, a nawet jej poprawie.

Nanocząsteczki ceramiczne, z uwagi na skłonność małych cząstek do przyciągania jednego do drugiego, mają tendencje do zbijania się, zamiast równomiernego rozpraszania. Aby przeciwdziałać temu problemowi, badacze rozproszyli cząsteczki w płynnym cynku magnezu. Nowo odkryta dyspersja nanocząsteczek zapobiega ich zlepianiu.

Aby dodatkowo zwiększyć wytrzymałość metalu, naukowcy skompresowali go wykorzystując technikę zwaną skręcaniem wysokociśnieniowym.

Nowy metal, zwany metalem nanokompozytowym, zawiera około 14% nanocząsteczek węglika krzemu i około 86% magnezu. Naukowcy z University of California zauważyli, że na świecie znajdują się obfite pokłady magnezu, a zwiększenie jego wykorzystania nie wpłynie negatywnie na środowisko.

 

 

Źródło: www.ucla.edu

Ilustracja: www.ucla.edu

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem