Ученые UCLA создали новый исключительно прочный и легкий металл

Команда, возглавляемая учеными Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (University of California, Los Angeles — UCLA), создала супер-прочный и легкий структурный металл с очень высокой удельной прочностью (предел прочности материала, отнесённый к его плотности, показывает, насколько прочной будет конструкция при заданной массе, очень важный показатель при проектировании летательных аппаратов и автомобилей) и модулем упругости. Новый металл состоит из магния, упрочненного керамическими наночастицами карбида кремния, размером менее 100 нанометров. Он может быть использован в самолетостроении, космонавтике, автомобилестроении для создания легких и прочных конструкций, что позволяет повысить эффективность использования топлива, а также в мобильной электронике и биомедицинских устройствах.

«Ученым уже достаточно давно известно, что наночастицы могут повышать прочность металлических материалов, не оказывая отрицательного влияния на их пластичность. Однако, никому ранее не удавалось обеспечить равномерное распределение керамических наночастиц в легких металлах, таких, как магний и алюминий», рассказывает Xiaochun Li — главный исследователь Кафедры технологии машиностроения в Калифорнийском университете. «Используя некоторые физические явления и инновационные методы обработки материалов, мы создали метод стабилизации наночастиц. И этот метод позволит произвести на свет целый ряд различных материалов. Эти материалы будут отличаться не только высокой прочностью и малым весом. Варьируя размеры наночастиц, можно будет придать им новые возможности и способности, к примеру, способность поглощать и рассеивать энергию во время ударных нагрузок».

Основная сложность технологии состоит в том, что в процессе инфузии (введения) наноразмерных (менее 100 нм) керамических частиц в расплав магния, они, как правило, слипаются, а не диспергируют равномерно, вследствие тенденции мелких частиц притягивать друг друга. Для того, чтобы избежать этого явления, ученые сначала ввели наночастицы в сплав магния с цинком, что позволило стабилизировать дисперсию частиц и предотвратить слипание. Для дальнейшего упрочнения нового металла, исследователи использовали так называемый метод кручения под высоким давлением, чтобы сжать его.

«Полученные результаты являются первыми проблесками скрытых сокровищ для нового класса металлов с революционными свойствами и функциями»,

отметил Xiaochun Li.

Новый металл (точнее было бы назвать металл-нанокомпозит) состоит из около 14% наночастиц карбида кремния  и 86% магния. Ученые отметили, что человечество обладает обильными ресурсами магния, а расширение масштабов его использования не наносят ущерб окружающей среде.

Источник: www.ecnmag.com