Исследователи Технического университета Вены в Австрии и Пекинского университета технологий в Китае представили многофункциональный сплав, который практически не расширяется при нагревании. Это открытие имеет значительные последствия для аэрокосмической отрасли и высокоточной электроники.
Сергей Хмелевский из Венского научного кластера (VSC) объясняет: "Чем выше температура в материале, тем больше движутся атомы, и если атомы движутся больше, им нужно больше пространства, что увеличивает среднее расстояние между ними." Хотя тепловое расширение является обычным явлением, этот новый сплав компенсирует этот эффект.
Известный сплав Инвар, состоящий из железа и никеля, демонстрирует минимальное тепловое расширение благодаря своей магнитной структуре, которая уменьшается с повышением температуры, что приводит к сжатию, компенсирующему тепловое расширение. Исследовательская группа использовала компьютерные симуляции для анализа поведения на атомном уровне, что позволило им детально понять этот сложный процесс. Их результаты, опубликованные в Journal of Physical Chemistry C в 2023 году, стали основой для прогнозирования поведения других материалов.
Практическое применение этого исследования привело к разработке пирохлорного магнита, состоящего из циркония, ниобия, железа и кобальта. Этот инновационный сплав изменяет свою длину всего на одну десятитысячную процента в диапазоне температур, превышающем 400 градусов Цельсия. Разнообразие концентрации кобальта в материале приводит к различной реакции на изменения температуры, что позволяет достичь точного баланса в составе, обеспечивая почти нулевое тепловое расширение.
Этот прогресс не только обещает улучшить производительность и надежность аэрокосмических компонентов, но и открывает путь для инноваций в высокоточной электронике, где термическая стабильность имеет решающее значение.