Tohoku
Raziskovalna skupina je razvila zlitino na osnovi bakra, ki se ponaša z doslej največjo natezno elastično deformacijo pri sobni temperaturi.
Kovine se lahko zaradi elastičnosti vrnejo v prvotno obliko, tudi če so izpostavljene določenim obremenitvam. Materiali z veliko elastično deformacijo zagotavljajo večjo prožnost pri vsakodnevnih športnih izdelkih in medicinskih pripomočkih, zato so zelo iskani. Teoretično lahko večina kovin in zlitin prenese približno 10-odstotno deformacijo, vendar je to takrat, ko so kovine zmanjšane na mikro- ali nanooblike. Ko so te kovine v svoji masovni obliki, kot so v večini praktičnih inženirskih aplikacij, elastična deformacija pade pod 1 %. Elastična deformacija nerjavnega jekla, na primer, znaša <0,2 %.
Pod vodstvom Sheng Xuja, posebej imenovanega docenta na Fakulteti za strojništvo Univerze Tohoku, je zlitina na osnovi bakra dokazala natezno elastično deformacijo >4,3 % pri sobni temperaturi, in sicer zaradi reverzibilne deformacije rešetke posamezne BCC faze.
Elastično mehčanje materiala je pomenilo, da razmerje med natezno napetostjo in deformacijo ni bilo linearno, kar pomeni, da ni potekalo v skladu s tradicionalnim Hookovim zakonom.
Hookov zakon je teorija elastičnosti, ki posplošuje, da je elastičnost predmeta sorazmerna z obremenitvijo. Da bi dobili veliko elastično deformacijo, je potrebna visoka trdnost in nizek Youngov modul, ki je v bistvu število, ki razkriva, kako zlahka se material razteza in deformira. Toda pri običajnih kovinskih materialih obstaja kompromis med temi lastnostmi. Kljub temu ima novi material nizko vrednost Youngovega modula (<25GPa) in veliko Poissonovo razmerje (0,47). Z drugimi besedami, material je zelo elastičen, tudi če je izpostavljen majhnim obremenitvam, in izredno močan.
Poleg tega je za pripravo masivnih monokristalov zlitine potrebna ciklična toplotna obdelava, kar je preprost postopek, ki omogoča množično proizvodnjo.
“Naša zlitina se lahko uporablja kot vzmetni material z visoko obnovljivostjo, lahko pa se uporabi tudi v napravah, ki uporabljajo senzorje, posredovane z deformacijo, kot je raztegljiva elektronika,” pravi Xu. “Nizka vrednost Youngovega modula nove zlitine spominja na človeške kosti, zato jo je mogoče uporabiti v medicinskih aplikacijah.”
Podrobnosti raziskave so bile objavljene v reviji Nature Communication 27. septembra 2022.
Povzeto po:
https://bit.ly/40jGJN4
