Phát hiện hợp kim siêu bền dẻo ở nhiệt độ thấp, triển vọng là nguyên liệu quan trọng cho du hành vũ trụ

(Tổ Quốc) - Hợp kim này được tạo thành từ các kim loại đơn giản nhưng có độ bền vượt trội hơn rất nhiều so với các vật liệu bền dẻo nhất từng được ghi nhận.

Hợp kim này bao gồm crom, coban và niken (CrCoNi) và thuộc về một loại vật liệu mới được gọi là hợp kim entropy cao (HEA). Điều đặc biệt là HEA chứa một lượng bằng nhau của mỗi nguyên tố, mang lại những đặc tính đáng chú ý như tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao, mô đun đàn hồi tăng theo nhiệt độ, và độ bền và dẻo cực kỳ lớn.

Trong một nghiên cứu mới, các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley, Mỹ, đã phát hiện ra rằng CrCoNi có thể giữ các đặc tính của mình ở nhiệt độ cực thấp, khoảng -253 °C, so với nhiệt độ -196 °C trước đó. Điều này tương đương với nhiệt độ mà nguyên tố helium sẽ chuyển từ trạng thái khí sang lỏng.

“Độ dẻo của vật liệu này ở gần nhiệt độ helium hóa lỏng có thể lên đến 500 megapascal”, Robert Ritchie, đồng trưởng nhóm nghiên cứu cho biết. “So sánh với độ dẻo của silicon là 1, nhôm của máy bay chở khách là khoảng 35 và thép tốt nhất là khoảng 100. Vì vậy, con số 500 thực sự ấn tượng.”

Tuy nhiên, một thách thức lớn là các vật liệu thường trở nên giòn hơn ở nhiệt độ lạnh. Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã thăm dò cấu trúc mạng tinh thể của hợp kim để tìm hiểu làm thế nào CrCoNi có thể duy trì độ bền tốt ở nhiệt độ thấp như vậy.

Thật ra, CrCoNi có tính dẻo tuyệt vời nhờ vào một loạt tương tác nguyên tử xảy ra theo trình tự cụ thể. Sự không hoàn hảo trong cấu trúc tinh thể khiến chất tự tạo ra các chướng ngại vật, giúp chống lại các lực tác dụng.

Theo nhóm nghiên cứu, tính dẻo dai của vật liệu ở nhiệt độ cực lạnh có thể làm cho nó trở nên rất hữu ích trong việc chế tạo các phương tiện hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, như các tàu vũ trụ cho các cuộc hành trình vào không gian sâu.

Nghiên cứu này được công bố trong tạp chí Khoa học (Science).

Tham khảo từ Science, NewAtlas