Naukowcy stworzyli najmocniejszy materiał. W kosmosie w niezwykły sposób stałby się jeszcze lepszy

O odkryciu naukowców z Lawrence Berkeley National Laboratory i Oak Ridge National Laboratory magazyn "Science" poinformował 8 grudnia, zaś w kolejnych dniach temat opisały amerykańskie media. Stosowane obecnie stopy chromu, kobaltu i niklu (CrCoNi) zawierają dużą ilość jednego pierwiastka z mniejszą ilością dwóch pozostałych. Tymczasem to stop tych trzech pierwiastków w równych proporcjach okazał się najmocniejszy.

Wytrzymałość nowego stopu CrCoNi okazała się zdecydowanie większa od wytrzymałości obserwowanej w przypadku wszystkich innych zbadanych dotąd materiałów, wskazuje Robert Ritchie z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, jeden ze współautorów badania. - Wytrzymałość tego materiału w pobliżu temperatury ciekłego helu (20 kelwinów - albo minus 253 stopnie Celsjusza - red.) wynosi aż 500 megapaskali. W tych samych jednostkach dla kawałka krzemu wynosi 1, dla aluminium lotniczego - około 35, a wytrzymałość niektórych z najlepszych stali - około 100. Tak więc 500 to oszałamiająca liczba - podkreśla Ritchie.

Opisany przez badaczy stop chromu, kobaltu i niklu poza największą zarejestrowaną wytrzymałością charakteryzuje się również dużą plastycznością, czyli podatnością na formowanie, co jest kluczowe w jego wykorzystywaniu praktycznym. Co więcej, wykazuje jeszcze jedną niespotykaną właściwość. Zwyczajowo schłodzona stal łatwiej ulega pęknięciom - w przypadku opisanego na łamach "Science" stopu jest jednak odwrotnie. W bardzo niskich temperaturach CrCoNi zwiększa swoją plastyczność i wytrzymałość, dzięki czemu jest on wówczas mniej podatny na kruszenie, a do tego bardziej ciągliwy i odporny na stałe odkształcenia. 

Jak się wydaje, to właśnie zmieszanie trzech pierwiastków w równych ilościach sprawiło, że materiał ten ma jednocześnie wysoką wytrzymałość i ciągliwość pod wpływem obciążenia. - Kiedy projektujesz materiał konstrukcyjny, chcesz, aby był mocny, ale także plastyczny i odporny na pękanie. Zazwyczaj jest to kompromis między tymi właściwościami. Ale ten materiał ma je obie i zamiast kruszyć się w niskich temperaturach, staje się twardszy - mówi adiunkt Easo George z University of Tennessee, który współkieruje projektem. 

ZOBACZ TEŻ: Na Marsie może znajdować się więcej związków organicznych, niż myśleliśmy. Odkrył je SHERLOC

CrCoNi należy do grupy stopów HEA, które charakteryzują się wysoką entropią (nieuporządkowanym układem i rozproszoną energią). Choć materiały tego typu udało się uzyskać już 20 lat temu, wówczas brakowało technologii pozwalającej na ich dokładne zbadanie w ekstremalnie niskich temperaturach, jak miało to miejsce w przypadku CrCoNi. Obecnie zespół naukowców planuje rozszerzyć badania nad HEA. Akademicy zamierzają sprawdzić, czy w odpowiednich warunkach stopy wykonane z tańszych i łatwiej dostępnych metali również mogą wykazywać właściwości podobne do CrCoNi.

Choć praktyczne wykorzystanie odkrytego przez badaczy stopu musi zostać poprzedzone szeregiem wszechstronnych testów, naukowcy już teraz wskazują na jego możliwe zastosowania. Zdaniem Easo George’a, w przyszłości CrCoNi może być używany m.in. w przestrzeni kosmicznej. Panujące w kosmosie ekstremalne warunki środowiskowe na czele z bardzo niskimi temperaturami mogą niszczyć tradycyjne stopy metali, podczas gdy CrCoNi powinien w nich stawać się jeszcze lepszy.  

ZOBACZ TEŻ: Międzykontynentalny teleskop zbada początki Wszechświata. Ruszyła budowa naukowego megaprojektu