Známe nový nejtvrdší a nejhouževnatější materiál na Zemi. Můžeme s ním dobývat vesmír
Nejtvrdší materiál světa (ilustrační foto) Zdroj: Marvel Studios
Mikroskopické snímky deformace krystalové struktury, která zvyšuje odolnost proti lomu Zdroj: Robert Ritchie / Berkeley Lab
Snímky z elektronové mikroskopie Zdroj: Robert Ritchie / Berkeley Lab
Struktury zrn a krystalové mřížky Zdroj: Robert Ritchie / Berkeley Lab
Vědci navíc zjistili, že se pevnost a tažnost materiálu zvyšují s klesající teplotou. Budeme s jeho pomocí těžit rudu ve vesmíru?
Metalurg Easo George, působící na univerzitě v Tennessee, se spolu se svým kolegou strojním inženýrem Robertem Ritchiem z Kalifornské univerzity už dlouhou dobu zabývají třídou materiálů známých jako slitiny s vysokou entropií, neboli HEA. Ve většině případů převažuje ve slitinách jeden prvek, do kterého jsou přimíchány další v menším poměru, ovšem slitiny HEA obsahují prvky smíšené ve stejném poměru. Jedna ze slitin – konkrétně chromu, hořčíku, železa, kobaltu a niklu – byla předmětem intenzivního studia poté, kdy si vědci všimli zvyšování pevnosti a tažnosti při teplotě kapalného dusíku, aniž by se snížila celková houževnatost materiálu.
Jeden z derivátů této slitiny, konkrétně chromu, kobaltu a niklu (CrCoNi), pak vykazoval ještě výjimečnější vlastnosti a George s Ritchiem se pustili do testování. Zjistili, že nová slitina prokazuje nejvyšší lomovou houževnatost, jaká kdy byla u nějakého materiálu na Zemi naměřena. Má výjimečně vysokou pevnost a tažnost, což tým vědců označil za „mimořádnou odolnost vůči poškození“ a navíc se tyto vlastnosti skutečně zlepšují, když se materiál ochladí. „Když navrhujete konstrukční materiály, chcete, aby byly pevné, ale zároveň tvárné a odolné vůči lomu. Obvykle se proto jedná o kompromis,“ uvedl George a dodal, že v tomto případě ke kompromisům přistupovat nemuseli.
Kolik má kráva žaludků? Pamatujete si špatný počet, čtyři to nejsou
16. prosince 20225 nejpoužívanějších metod zkoumání vesmíru. Jak se hledají nové planety?
11. prosince 2022
Čím chladnější, tím houževnatější
Materiál splňuje obě vlastnosti a místo toho, aby se při nízkých teplotách stával křehkým, stává se naopak houževnatějším. Vyjádřeno čísly, v blízkosti teplot kapalného helia, které činí 20 kelvinů nebo -253 °C, dosahuje popisovaná slitina houževnatosti až 500 megapascalů na metr čtvereční, což Ritchie dále přirovnává k dalším materiálům pro lepší představu. „Ve stejných jednotkách činí houževnatost kusu křemíku 1 megapascal, hliníkového rámu v osobních letadlech asi 35 megapascalů a houževnatost některých nejlepších ocelí se pohybuje kolem hodnoty 100. Takže 500 megapascalů je vskutku ohromující číslo,“ říká vědec.
Otázkou nyní je, zda existují další HEA slitiny s podobnými vlastnostmi a jak by se případně daly konstrukce z těchto materiálů využít. Na Zemi nebývají podmínky až tak extrémní, jako jsou teploty kapalného helia, není proto vyloučeno, že se podobné slitiny v budoucnu uplatní na jiných planetách či ve vesmíru jako takovém. Tomu však budou předcházet další kroky výzkumu a hledání nejvhodnějších aplikací této vpravdě až magické látky.
Zdroj: Science Alert