Ғалымдар Жер бетіндегі ең берік материалды анықтады

Кейінгі уақытқа дейін планетамыздағы ең берік материал графен болып есептелді. Сондықтан ол "болашақ материалы" деп аталды. Бұл көміртектің екі өлшемді аллотропиялық модификациясы. Яғни, бұл үшбұрышты пішінді бір қабатты кристалдық торы (қалыңдығы бір атом) бар көміртегі. Ол болаттан 200 есе берік. Алайда Бристоль университетінің зерттеушілері жақында жүргізген зерттеуінде графеннен 100 есе берік материал бар екенін дәлелдеді. Сонымен қатар, ол графенге қарағанда өте төмен температураға да төзімді.

Қандай материал графеннен берік?

Ғалымдар Science журналында жарияланған зерттеуде планетадағы ең берік материал үш металдың қорытпасы – хром, кобальт және никель екенін хабарлады. Бұл жоғары энтропиялық қорытпа (HEA). Яғни, ғалымдар жазып жүрген бұл қорытпаның құрамында тең пропорцияда үш метал бар. Мұндай қорытпалар сирек кездеседі.

Айта кету керек, материалдың артықшылығы жоғары беріктіктен басқа, кейбір ерекше қасиеттерге ие. Ол икемділікке ие, бұл оны сынуға төзімді етеді. Ең қызығы, оның беріктігі мен икемділігі температура төмендеген сайын артады.

Кобальт, хром және никель қорытпасының микроскопиялық суреті © Phys.org

Салыстыру үшін, ұшақ өнеркәсібінде қолданылатын алюминий қорытпаларының соққы күші метріне 35 мегапаскальді құрайды. Бұл қорытпаның беріктігі метріне 500 мегапаскальдан асады.

Сонымен қатар, графеннің жоғары беріктігі шағын масштабта, яғни нанометрлік деңгейде ғана сақталады. Сондықтан оның ауқымы шектеулі. Бұған дейін, мысалы, медицинада қолдануға болатынын айттық. Кобальт-хром-никель қорытпасына келетін болсақ, бұл материал темекі қорабының көлеміндей құймада сыналған.

Жердегі ең берік материал болып саналатын графеннің кристалдық торы © scienceandtech

Ең берік материалдың қасиеттері

Материалдың беріктігін сынаған кезде зерттеушілер оны сұйық азотпен -196 градус Цельсий температурасына дейін салқындатқан. Осылайша олар күштің тек артқанын байқады. Содан кейін ғалымдар материалды одан әрі салқындату туралы шешім қабылдап, оны сұйық гелийде -253 градус Цельсийге дейін салқындатқан.

Осы төмен температураның өзінде қорытпа ерекше қаттылық пен жарықшақтарға төзімділік көрсеткен.

Оның сыры неде?

Зерттеу қорытпаның ішіндегі атомдардың қысыммен ығыса бастайтынын, яғни бір-біріне қатысты қозғалатынын көрсетті. Нәтижесінде қысым жоғарылаған сайын қорытпа деформациясын жалғастырады, бірақ бұзылмайды. Сонымен қатар, қысымның жоғарылауымен қорытпаны бұзылудан қорғайтын молекулалық деңгейде әртүрлі механизмдер іске қосылады.

Кобальт, хром және никель қорытпасы ғарыш саласында сұранысқа ие болуы мүмкін © hightech.fm

Суперқорытпаның қолданылу аясы

Қорытпаны тәжірибеге енгізбес бұрын ғалымдар бірқатар қосымша сынақтарды өткізуі керек. Дегенмен, команда оптимистік көзқараста материалдың болашағына сенеді. Материалдың өте төмен температурада жоғары беріктігі өте маңызды болатын көптеген салалар бар. Ең алдымен, бұл ғарыш саласы.

Жақында көп автоөндірушілер сутегі, экологиялық таза қозғалтқыштары бар автомобильдерді жасауда немесе тіпті қазірдің өзінде шығарып жатыр. Дегенмен, сутегі жарылғыш екені белгілі. Бұл қорытпадан сутегі баллондарын жасауға болады, бұл автомобильдерді қауіпсіз етеді.

Дегенмен, бұл қорытпаның кейбір кемшіліктері де бар. Олардың ішіндегі ең бастысы – никель мен кобальттың өте жоғары құны. Сондықтан ғалымдар бірдей қасиеттерге ие болатын қол жетімді элементтерден басқа қорытпаларды табу үшін жұмыс істеп жатыр.