Учені створили новий міцний металевий сплав, який кидає виклик законам тепла

Більшість металів розширюються під впливом високої температури і цей ефект є великою проблемою при створенні різних технологій. Тому вчені давно шукали матеріал, який би мав постійний розмір незалежно від зміни температури. Одним із таких матеріалів є інвар, тобто сплав заліза та нікелю, який має низьке теплове розширення. Але не зовсім було зрозуміло, чому цей сплав має таку унікальну властивість. Тепер же вчені не тільки розкрили секрет інвара, а й створили новий надміцний металевий сплав під назвою пірохлоровий магніт. Його теплове розширення майже дорівнює нулю. Дослідження опубліковано в журналі National Science Review, пише Interesting Engineering.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Автори дослідження пояснюють, що при підвищенні температури атоми в матеріалі починають більше рухатися, а отже середня відстань між ними зростає. Цей ефект є основою теплового розширення і йому не можна запобігти. Але можна створити матеріали, в яких теплове розширення буде майже дорівнювати нулю, адже воно компенсуватиметься іншими ефектами.

Вчені вивчили незвичайну властивість інвара мати низьке теплове розширення. З'ясувалося, що магнітні властивості цього сплаву є ключем до його стабільності.

За словами вчених, певні електрони змінюють свій стан при підвищенні температури. При цьому магнітний порядок у сплаві зменшується, що змушує його стискатися. Тобто цей ефект компенсує теплове розширення інвара.

Маючи ці знання, вчені змогли створити ще більш стійкий до теплового розширення металевий сплав, який практично не змінює свого розміру при підвищенні температури.

Новий сплав, що отримав назву пірохлоровий магніт, має ще нижче теплове розширення, ніж інвар. Як показало дослідження, цей сплав має неймовірно стабільний розмір під впливом широкого діапазону температур, вищих за 126 градусів Цельсія. За словами вчених, сплав під впливом високих температур змінюється настільки незначно, що це навіть складно помітити.

Якщо інвар складається із заліза і нікелю, то пірохлоруватий магніт складається з цирконію, ніобію, заліза і кобальту. Такий складніший склад сплаву дає йому безпрецедентну здатність протистояти тепловому розширенню.

За словами вчених, надзвичайно низьке теплове розширення пірохлорового магніту зумовлене його неоднорідною структурою. Склад сплаву варіюється по всьому об'єму з різною концентрацією металів. Це впливає на те, як різні частини сплаву реагують на зміни температури. За рахунок цього досягається майже нульове загальне теплове розширення, кажуть учені.

Новий металевий сплав можна застосувати для створення матеріалів, які мають витримувати сильні перепади температури і при цьому бути міцними. За словами вчених, цей сплав можна використовувати в аерокосмічній галузі та при створенні передової електроніки.

Як уже писав Фокус, вчені створили новий тип матерії. Заснований на взаємопов'язаній структурі кольчуги, новий матеріал має кращі характеристики як твердих тіл, так і рідин.

Також Фокус писав про те, що через квадратну "будівлю" на Марсі всі згадали про Фобос і 90-метровий моноліт на його поверхні. Прямокутний кам'яний моноліт був виявлений на супутнику Марса ще в 1998 році, і навіть астронавт Базз Олдрін пропонував відправити туди пілотовану місію.