تولید آلیاژی جدید با خاصیت کشسانی بی‌نظیر در دمای اتاق

به گزارش خبرنگار گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا، در حالی که بیشتر فلزات دارای درجاتی از خاصیت ارتجاعی هستند، برخی از آنها بهتر از سایرین خم می‌شوند و از شکل خود خارج می شوند. دانشمندانی که با ترکیب این مواد آزمایش می کنند، آلیاژ جدیدی بر پایه مس ساخته اند که می گویند تولید آن در اندازه ساده است و قابلیت ارتجاعی بی نظیری در دمای اتاق دارد.

برای اینکه یک فلز خاصیت ارتجاعی بالایی داشته باشد، باید به راحتی کشیده و تغییر شکل داده شود، در حالی که همچنان به اندازه کافی قوی باشد تا به شکل اولیه خود بازگردد، این خاصیت با آنچه "مدول یانگ" نامیده می شود اندازه گیری می‌شود. ادغام این خواص در فلزات و آلیاژها یک عمل متعادل کننده دشوار است، که یکی از آنها اغلب دیگری را به خطر می اندازد، اما از طریق مهندسی دقیق مواد می توان برای برآورده کردن نیازهای خاص و کاربردهای روزمره آن را تولید کرد.

یک مثال فولاد ضد زنگ است که استحکام کششی بالایی دارد و در برابر طیف وسیعی از دما و خوردگی مقاوم است و بنابراین در همه چیز از ظروف پخت و پز گرفته تا سالن های عمل و فضای بیرونی استفاده می شود. شما ممکن است با نگاه کردن به قابلمه خود آن را نشناسید، اما فولاد ضد زنگ حتی مقدار کمی از آن را با خاصیت کشسانی کمتر از 0.2٪ دارد.

این در مورد بسیاری از فلزات و آلیاژها صدق می کند، که در شکل توده ای خود دارای قابلیت کشسانی زیر 1٪ هستند (البته در مقیاس های خرد و کلان این رقم در حدود 10٪ است). مهندسان دانشگاه توهوکو آلیاژ جدیدی بر پایه مس ارائه کرده اند که این نوع فلزات حجیم را به زمین جدید فلزهای انعطاف پذیر می برد.

این آلیاژ تک کریستالی بر پایه مس که توسط پژوهشگران تولید شده است به شکل توده ای بسیار قوی  و دارای خاصیت کششی فوق العاده بالا 4.3 درصد در دمای اتاق است که گفته می شود در بین چنین موادی بی نظیر است. این آلیاژ این کار را به گونه‌ای انجام می‌دهد که با آنچه به عنوان قانون هوک شناخته می‌شود، مخالفت می‌کند که می‌گوید انعطاف پذیری یک ماده متناسب با تنش اعمال‌شده است، حتی زمانی که تنها تحت فشارهای کمی قرار می‌گیرد.

 این نوع مواد را می‌توان در همه چیز از کالاهای ورزشی انعطاف‌پذیرتر گرفته تا ایمپلنت‌های پزشکی پیشرفته‌ای که با بدن انسان سازگاری بیشتری دارند، مورد استفاده قرار داد. دانشمندان در حال حاضر در حال بررسی این احتمالات هستند و در حین مطالعه بیشتر عملکرد آلیاژ برای تعیین خستگی عملکردی آن پس از چنین تغییر شکل‌های بزرگی هستند. آن ها می‌گویند که عملیات حرارتی چرخه‌ای که برای تهیه تک بلورهای آلیاژ استفاده می‌شود، فرآیند ساده‌ای است که به خوبی برای تولید انبوه مناسب است.

 شنگ ژو، سرپرست این تحقیق، می‌گوید: «آلیاژ حجیم ما می‌تواند به عنوان مواد فنری با قابلیت بازیابی بالا مورد استفاده قرار گیرد، و همچنین می‌توان آن‌ها را برای دستگاه‌هایی که از حسگرهای با واسطه خاصیت کشسانی استفاده می‌کنند، مانند الکترونیک قابل کشش، استفاده کرد. این آلیاژ جدید با مدول یانگ کم شبیه استخوان های انسان است و بنابراین پتانسیل استفاده در کاربردهای پزشکی را دارد.

این پژوهش اخیرا به صورت یک مقاله در مجله نیچر (nature) منتشر شده است.