Cel mai dur material din lume: aliajul descoperit de cercetători cu proprietăți unice
Cercetătorii au reușit să descopere cel mai dur material din lume. Aliajul de crom, cobalt și nichel prezintă proprietăți unice care a uimit chiar și oamenii de știință.
Un aliaj metalic de crom, cobalt și nichel (CrCoNi) a uimit oamenii de știință, datorită proprietăților sale. Materialul este impresionant de dur, ceea ce înseamnă că rezistă la deformarea permanentă și, în același timp, rămâne extrem de ductil, ceea ce înseamnă că este foarte maleabil. Împreună, aceste două proprietăți formează măsurarea durității, iar CrCoNi este de departe cel mai dur material de pe Pământ.
CrCoNi face parte din familia de aliaje de înaltă entropie (HEA), materiale în care proporțiile elementelor sunt aproximativ aceleași. Aceste HEA tind să aibă o rezistență mare, dar au fost dificil de testat în cele mai extreme condiții.
Tehnologia însă a evoluat suficient acum pentru a face acest lucru, iar cercetătorii de la Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) și Oak Ridge National Laboratory (ORNL), au descoperit că CrCoNi devine în mod surprinzător mai dur cu cât devine mai rece.
„Când proiectați materiale structurale, doriți ca acestea să fie puternice, dar și ductile și rezistente la rupere. De obicei, este un compromis între aceste proprietăți. Dar acest material este ambele și, în loc să devină fragil la temperaturi scăzute, devine mai dur”, a declarat într-un comunicat Easo George, de la ORNL și Universitatea din Tennessee.
Cercetătorii au descoperit cel mai dur material din lume
Echipa a început să lucreze la CrCoNi și un alt aliaj cu extra mangan și fier (CrMnFeCoNi) în urmă cu aproape un deceniu. Ei au reușit să aducă probele la temperaturi foarte scăzute, ceea ce a dezvăluit că duritatea acestora creștea. Totuși, echipei i-a luat ani de zil epentru a le putea testa în condiții mai extreme, astfel că dacă aliajul CrMnFeCoNi s-a descurcat destul de bine, CrCoNi a arătat rezultate extraordinare.
„Rezistența acestui material în apropierea temperaturilor heliului lichid este de până la 500 de megapascali metri pătrați. În aceleași unități, duritatea unei bucăți de siliciu este de una, structura de aluminiu a avioanelor de pasageri este de aproximativ 35, iar duritatea unora dintre cele mai bune oțeluri este de aproximativ 100. Deci, 500, este un număr uimitor”, au adăugat co-liderul de cercetare Robert Ritchie, om de știință în cadrul diviziei de științe a materialelor din Berkeley Lab și profesorul Chua de inginerie la Universitatea din California, Berkeley.
Materialul prezintă comportamente sub deformare care creează o „secvență magică” de interacțiuni care asigură mai întâi maleabilitatea și apoi rezistența. La început, structura sa este foarte simplă, doar granule, dar odată deformată evoluează în ceva foarte complicat care o face rezistentă la rupere.
Materialul este acum dezvoltat pentru diferite aplicații, dar din cauza costului de creare a acestuia, cercetătorii îl consideră în prezent un bun candidat pentru medii extreme precum adâncurile oceanelor. Detaliile descoperirii au fost publicate în revista Science.