Tìm ra siêu vật liệu cứng nhất hành tinh

[thuha19051234]

Các nhà nghiên cứu từ các phòng thí nghiệm quốc tế vừa đo độ dẻo dai cao nhất của một hợp kim kim loại làm từ crom, coban và niken, được gọi là CrCoNi. Vật liệu này được phát hiện là rất dễ uốn với khả năng chống biến dạng vĩnh viễn ấn tượng.
"Khi thiết kế các vật liệu kết cấu, thường thì người ta muốn chúng phải vừa chắc chắn nhưng cũng cần dẻo và khả năng chống gãy. Thông thường, đó là sự dung hòa giữa các đặc tính này. Nhưng vật liệu này có cả hai, và thay vì trở nên giòn ở nhiệt độ thấp, nó trở nên cứng hơn."

CrCoNi là gì?​

Hợp kim này là một tập hợp con của một loại kim loại được gọi là hợp kim entropy cao (HEAs). Trong khi các hợp kim ngày nay chứa tỷ lệ cao của một nguyên tố với lượng nguyên tố bổ sung được thêm vào thấp hơn, HEA được tạo thành từ sự kết hợp đồng đều của từng nguyên tố cấu thành.
Công thức này mang lại cho vật liệu sự kết hợp cao giữa độ bền và độ dẻo khi chịu tác động. "Độ dẻo dai của vật liệu này ở gần nhiệt độ helium lỏng (20 kelvin, -424 độ F) cao tới 500 megapascal căn bậc hai mét. Trong cùng một đơn vị, độ dẻo dai của một miếng silicon là một, khung máy bay bằng nhôm trong máy bay chở khách là khoảng 35, và độ dẻo dai của một số loại thép tốt nhất là khoảng 100. Vì vậy, 500, đó là một con số đáng kinh ngạc."

Sử dụng nhiều kỹ thuật để xác định 'độ dẻo dai'​

Các nhà khoa học đã sử dụng nhiễu xạ notron, tán xạ ngược điện tử và kính hiển vi điện tử truyền qua để kiểm tra cấu trúc mạng tinh thể của các mẫu CrCoNi đã bị phá vỡ ở nhiệt độ phòng. Các hình ảnh và bản đồ nguyên tử được tạo ra từ các kỹ thuật này tiết lộ rằng độ dẻo dai của hợp kim là do bộ ba chướng ngại vật trật khớp có hiệu lực theo một thứ tự cụ thể khi lực tác dụng lên vật liệu.
Bên cạnh đó, cấu trúc của NiCoCr là cấu trúc đơn giản nhất mà bạn có thể tưởng tượng – nó chỉ đơn thuần là hạt. Tuy nhiên, khi bạn làm biến dạng nó, cấu trúc trở nên rất phức tạp và sự dịch chuyển này giúp giải thích khả năng chống đứt gãy đặc biệt của vật liệu.

Các ứng dụng thực tế​

CrCoNi và các HEA khác sắp được triển khai cho các ứng dụng đặc biệt. Tuy nhiên, vì những vật liệu này không phải dễ dàng được tạo cho nên một ngày nào đó, chúng có thể được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt có thể phá hủy các hợp kim kim loại tiêu chuẩn, chẳng hạn như trong nhiệt độ lạnh giá của không gian sâu. Những điều này sẽ cần có thời gian.
Để có những ứng dụng thực tế, các vật liệu cần được thử nghiệm và trưởng thành và được hiểu rõ về đặc tính. Đó là tại sao các vật liệu cấu trúc có thể mất nhiều năm, thậm chí nhiều thập kỷ để được đưa vào sử dụng thực tế.

>>>Phát hiện "nghĩa địa cá mập" với hàng trăm chiếc răng, gồm cả quái vật Megalodon

Nguồn interesting