新しい材料は、航空宇宙部品や医療用インプラントに応用できる可能性があります
オーストラリアの研究チームは、これまでで最も温度安定性の高い素材を作成しました。 この新素材は ゼロ熱膨張 (ZTE) スカンジウム、アルミニウム、タングステン、酸素で構成されており、温度が変化しても体積は変化しません。 4 ～ 1400 度ケルビン (-269 ～ +1126 °C、-452 ～ +2059 °F)。
ニューサウスウェールズ大学 (UNSW) の科学者によると、これまでに発見されたどの物質よりも広い温度範囲です。
斜方晶系の Sc を作ることができた 1,5 Al 0,5 W 3 O 12 （これがその名前です。すぐに思い浮かびますよね？） 極端な温度範囲の環境で動作する必要があるものを設計する人にとって、非常に便利なツールです。
宇宙への跳躍、どんな温度でも
これが役立つ例としては、宇宙空間の極寒や打ち上げや再突入時にコンポーネントが極度の熱にさらされる航空宇宙設計などがあります。
この新しい素材は、絶対零度に近い温度からマッハ 5 で飛行する極超音速機の翼に見られる温度まで、まったく同じ体積を維持します。
他に考えられる用途は医療分野です。そこでは温度が大きく変化することはありませんが、わずかなジャンプでも重大な問題を引き起こすには十分です。
温度に「耐えられない」素材の発見？ まったくの偶然
「私たちはさまざまな目的で電池の研究でこれらの材料を実験していましたが、偶然、この特定の組成の特異な特性に出くわしました」と准教授は言います。 ネレイ・シャルマ.
分子レベルでは、温度の上昇が要素間の原子結合の長さの増加に直接つながるため、通常、材料は膨張します。 場合によっては、原子がスピンする原因となり、全体のボリュームに影響を与えるより広々とした構造になります。
このようなものではありません。
チームは、巨大な温度スペクトルにわたってこの材料の挙動を観察し、「結合、酸素原子の位置、および原子の配置の回転のわずかな変化のみ」に注目しました。
研究者は現在、この極端な温度耐性の背後にある正確なメカニズムを理解しようとしています。
次のステップ
「どの部分がどの温度で機能するのか? これが次の問題です」と Sharma 氏は言います。 「スカンジウムはより希少で高価ですが、同じ安定性を維持しながら代替できる他の元素を実験しています。」
スカンジウムは別として、他の元素は広く入手可能です。 したがって、温度のあるこの驚異的な材料は、大規模な生産に障害を与えないはずです。
この論文は、Chemistry of Materials ジャーナル (ここで読んで) と、以下のビデオで資料の概要を説明しています。
