Нов материал има невероятни термични свойства

Измерванията на новия материал са проведени с прахов дифрактометър с висока резолюция
(снимка: ANSTO)

Австралийски изследователи са създали вещество, което може да се окаже един от най-стабилните материали, откривани някога, поне като термични свойства. Този нов материал с нулево термично разширение (ZTE), изработен от скандий, алуминий, волфрам и кислород, не променя обема си при температури в диапазона от 4 до 1400 Келвина (-269 до 1126°C).

Това е материал с по-широк диапазон от температури, отколкото всеки друг, демонстриран до момента, казват учените от Университета на Нов Южен Уелс (UNSW). Свойството може да направи орторомбичния Sc1.5Al0.5W3O12 (закачливо име, нали?) много удобен за всеки, който проектира нещо, което трябва да работи в изключително разнообразна термична среда.

Един пример за това къде може да е полезен материалът е аерокосмическият дизайн, където компонентите са изложени на силен студ в космоса и екстремна топлина при изстрелване или при навлизане обратно в земната атмосфера. Е, новият материал няма да промени размерите си при полета, отбелязва NewAtlas.

Друго приложение са медицинските импланти, при които диапазонът на очакваните температури не е толкова разнообразен, но дори и малко количество термично разширение може да причини критични проблеми.

Екипът на UNSW е направил откритието случайно. „Провеждахме експерименти с тези материали във връзка с нашите изследвания в областта на батериите, и случайно се натъкнахме на това особено свойство на този конкретен състав”, казва доцент Неерадж Шарма.

След измерване на материала с помощта на прахов дифрактометър с висока разделителна способност в австралийския синхротрон на ANSTO и австралийския център за разсейване на неутрони, екипът установил невероятната степен на термична стабилност. На молекулярно ниво материалите обикновено се разширяват, защото повишаването на температурата води директно до увеличаване на дължината на атомните връзки между елементите.

Но в случая екипът е наблюдавал как в този огромен температурен спектър са налице „само малки промени във връзките, положението на кислородните атоми и въртенията на атомните устройства”. Екипът казва, че точният механизъм зад тази екстремна термична стабилност не е напълно ясен, но може би дължините на връзките, ъглите и позициите на кислородните атоми се променят в синхрон помежду си, за да се запази общият обем.

„Коя част действа при каква температура – това е следващият въпрос”, казва Шарма. „Скандият е по-рядък и по-скъп, но ние експериментираме и с други елементи, които могат да го заменят, и стабилността е запазена”, добавя той.