Muotoa muuttavat lentokoneet ovat edelleen tieteiskirjallisuuden käsite, sillä tutkijat ovat kamppailleet kehittääkseen materiaalia, joka on sekä joustava että riittävän vahva kestämään lento-olosuhteet.
Tutkijat ovat nyt kehittäneet Nitinol erittäin vahvan elastisen materiaalin. Materiaali on yhtä vahvaa kuin teräs, mutta 20 kertaa muokattavampi ja voi jopa venyä kuin kumi, jolloin siitä voidaan tehdä muotoaan muuttavia siipiä.
Asiaankuuluvat tutkimustulokset on julkaistu Nature-lehden uudessa numerossa (DOI:10.1038/s41586-024-07900-4). Pääkirjoittajat ovat National Institute of Materials Science -instituutista (NIMS), Xi 'an Jiaotongin yliopistosta, Sichuanin yliopistosta, Lonji Green Energystä ja Pekingin kansallisesta kondensoituneiden aineiden fysiikan laboratoriosta, Fysiikan instituutista, Kiinan tiedeakatemiasta.
▲ DS-STG-lejeeringin vertailu tyypillisiin metalliseoksiin ja orgaanisiin materiaaleihin
Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että Ti-Ni-lejeeringeillä on joitain poikkeuksellisia ominaisuuksia, kuten ne pystyvät venymään paljon korkeampiin rajoihin kuin muut metalliseokset säilyttäen samalla muotonsa muuttumattomana; Kun lejeeringin lämpötila nousee, se voi palata alkuperäiseen muotoonsa. Ongelmana on, että tämä ominaisuus on hyvin rajoitettu lämpötila.
▲ DS-STG-lejeeringillä voi olla polymeerin kaltainen erittäin suuri lujuus ja erinomainen kestävyys suuria jännitysväsymisominaisuuksia vastaan laajalla lämpötila-alueella
Vastauksena NIMS-professori Ren Xiaoxun on kehittänyt "kolmivaiheisen menettelyn", joka sallii nitinolilejeeringin osoittaa tämän ominaisuuden laajemmalla lämpötila-alueella.
Ensinnäkin tutkijat muuttivat ja venyttivät metalliseosta yli 50 prosenttia. Sitten he lämmittivät sen 300 asteeseen ja toistivat sen sitten uudelleen. Kolmannen kerran metalliseosta voitaisiin pidentää vielä 12 prosenttia. Prosessin loppuun mennessä materiaali kestää painetta, joka on 18, 000 kertaa korkeampi kuin normaali ilmanpaine, sillä on tarpeeksi vahvat teräkseen verrattavat ominaisuudet ja se voi olla 20 kertaa joustavampi kuin yleisesti käytetyt seokset.
▲ Toteuta DS-STG-seoksen kolmivaiheinen lämpötyöstöreitti ja näytteen mikrorakenne jokaisen vaiheen jälkeen
Toistaiseksi tutkijat ovat onnistuneet saamaan titaani-nikkeliseoksesta tämän ominaisuuden esille laajalla lämpötila-alueella –80 °C - 80 °C.
Seoksella on nämä ominaisuudet, koska se käyttäytyy enemmän kuin lasi kuin metalli, Ren kertoi NewScientistille. Seoksessa on alueita, joissa molekyylit on järjestetty siten, että ne voivat tukea materiaalin muodonmuutosta eikä murtua, kun taas lasilla ei ole sellaisia alueita ja se on siksi hauras.
On syytä mainita, että koska materiaalin kehitysmenetelmä on hyvin yksinkertainen, toimintaprosessi ja tulokset voidaan toistaa muissa laboratorioissa ja tämä materiaali soveltuu myös laajamittaiseen teolliseen valmistukseen. Lisää tutkimusta uskotaan ilmestyvän tulevaisuudessa.
