Несколько лет назад ученые создали сплав стали и алюминия со свойствами титана, но дешевле него в 10 раз. Теперь же исследователи из Городского университета Гонконга совершенно случайно обнаружили сплав, который обладает уникальными свойствами. При нагревании он сохраняет свою упругость, а не размягчается, как это обычно происходит с другими. Этот высокоэнтропийный элинварОбщее название группы сплавов на железоникелевой основе, упругие свойства которых мало зависят от температуры. становится даже более упругим по мере приближения температуры к 727 градусам Цельсия. Ни один известный металл на такое не способен. Работа опубликована в журнале Nature.

Обычно модуль упругости, т.е. жесткость, большинства твердых тел, включая металлы, уменьшается при повышении температуры в результате расширения под воздействием тепла. Однако профессор Ян Юн и его команда обнаружили, что C_o25Ni₂₅(HfTiZr)₅₀ или «высокоэнтропийный сплав элинвара», сохраняет свой модуль упругости при воздействии очень широкого диапазона температур. Там, где другие металлы начинают размягчаться, C_o25Ni₂₅(HfTiZr)₅₀ становится более упругим.

«Когда сплав нагревают до 726,85 градусов или даже выше, он становится таким же или даже немного более упругим, чем при комнатной температуре. Он расширяется без каких-либо заметных фазовых переходовПереход вещества из одной термодинамической фазы в другую при изменении внешних условий», — сказал профессор Ян.

По его словам случайное открытие сделано в 2017 году. После этого ученые потратили несколько лет, пытаясь понять основные механизмы такого поведения сплава. Удивительным свойствам высокоэнтропийный сплав элинвара обязан сильно искаженной структурной решетке со сложным химическим составом атомного масштаба. Сплав продемонстрировал впечатляющий предел упругой деформацииЧем выше модуль упругости, тем жестче материал и тем труднее его деформировать. (2% в объемных формах при комнатной температуре) и почти 100% емкость накопления энергии. У других сплавов предел упругости менее 1%. Поэтому высокоэнтропийный сплав элинвара, потенциально, пригоден для хранения энергии с целью последующего преобразования.

«Этот сверхэластичный сплав будет полезен в высокоточных устройствах, таких как часы и хронометры. Мы знаем, что на поверхности Луны температура колеблется от 122 до -232 градусов Цельсия. Этот сплав останется прочным в экстремальных условиях, поэтому хорошо подходит для будущих механических хронометров, работающих в широком диапазоне температур во время космических полетов», — добавил профессор Ян.

Исследователи наглядно продемонстрировали упругость высокоэнтропийного сплава в ходе падении на него шарикоподшипника при комнатной температуре.

Легкий, как пластик, и вдвое прочнее стали: инженеры MIT создали двумерный материал, ранее считавшийся «невозможным»