Hunter
Már nem a gyémánt a világ legkeményebb anyaga
Ásványi bárium titanát részecskék és olvasztott ón keverékéből készült az az új anyag, ami egy bizonyos hőmérséklet tartományban még a gyémántnál is erősebbnek bizonyult.
Az új anyagot két amerikai intézet, a Washington Állami Egyetem és a Wisconsin-Madison Egyetem, valamint a németországi Bochum városában működő Ruhr Egyetem kutatócsoportja állította elő. A kutatók két köznapi anyag ötvözésével érték el a gyémánttal vetekedő mesterséges anyagot. Elsőként ónt hevítettek 300 Celsius fok fölé, majd egy, az elektronikában gyakran használt, kerámia technikával készülő szigetelő, a bárium titanát darabjait keverték bele.
A részecskéket, melyek átmérője egyenként egytized milliméter körül mozgott, egy ultrahangos szonda segítségével egyenletesen oszlatták szét az ónban. Az összetett anyagot 3 centi hosszú és 2 milliméter széles formákba helyezték, majd miután kihűlt, elvégezték a szilárdsági teszteket. A hajlásra való reakció méréséhez a minta egyik végét egy erős tartórúdhoz rögzítették, a másik végét pedig egy mágnessel látták el, amihez egy parányi tükröt csatlakoztattak. Ezután egy elektromágnessel ütemes erőt fejtettek ki az anyagra másodpercenként százszor, míg a tükörre lézerfényt irányítottak. A kompozit anyag ellenállását a hajlító erőre - az úgynevezett Young modulusra - a lézerfény változásait nyomon követő fényérzékelő rögzítette.
A kísérletet különböző hőmérsékleteken hajtották végre, melyek közül a legideálisabbnak egy szűk, 58-59 Celsius fok közötti tartomány bizonyult, ezen ugyanis a minták erősebbnek bizonyultak a gyémántnál is, egyes darabok pedig akár a tízszeresét is elérték a gyémánt hajlítással szembeni ellenállásának.
Az anyag keménységét a bárium titanátnak, illetve annak kristályszerkezetbeli változásainak köszönheti. A kristályszerkezet a hőmérséklet csökkenésére tágulni kezd, az ón mátrixának fogságában azonban túlfeszül. A keletkező energia felhalmozódik, majd egy bizonyos hőmérsékleten kiszabadul és ellenszegül a hajlító erőnek. Mivel az energiát az anyagnak kell tárolnia, alkotói csak egy "látszólagos Young modulust" mértek, magyarázta Mark Spearing, a brit Southampton Egyetem kompozit anyagkutatója a New Scientist magazinnak.
A valódi Young modulus egy anyag jellemző tulajdonsága és jóval állandóbbnak kellene lennie egész széles hőmérsékleti skálán is. Ennek ellenére az új anyagnak máris lehetnek hasznos alkalmazásai, tette hozzá Spearing, például a rázkódás elleni burkolatok gyártásában.
Az új anyagot két amerikai intézet, a Washington Állami Egyetem és a Wisconsin-Madison Egyetem, valamint a németországi Bochum városában működő Ruhr Egyetem kutatócsoportja állította elő. A kutatók két köznapi anyag ötvözésével érték el a gyémánttal vetekedő mesterséges anyagot. Elsőként ónt hevítettek 300 Celsius fok fölé, majd egy, az elektronikában gyakran használt, kerámia technikával készülő szigetelő, a bárium titanát darabjait keverték bele.
A részecskéket, melyek átmérője egyenként egytized milliméter körül mozgott, egy ultrahangos szonda segítségével egyenletesen oszlatták szét az ónban. Az összetett anyagot 3 centi hosszú és 2 milliméter széles formákba helyezték, majd miután kihűlt, elvégezték a szilárdsági teszteket. A hajlásra való reakció méréséhez a minta egyik végét egy erős tartórúdhoz rögzítették, a másik végét pedig egy mágnessel látták el, amihez egy parányi tükröt csatlakoztattak. Ezután egy elektromágnessel ütemes erőt fejtettek ki az anyagra másodpercenként százszor, míg a tükörre lézerfényt irányítottak. A kompozit anyag ellenállását a hajlító erőre - az úgynevezett Young modulusra - a lézerfény változásait nyomon követő fényérzékelő rögzítette.A kísérletet különböző hőmérsékleteken hajtották végre, melyek közül a legideálisabbnak egy szűk, 58-59 Celsius fok közötti tartomány bizonyult, ezen ugyanis a minták erősebbnek bizonyultak a gyémántnál is, egyes darabok pedig akár a tízszeresét is elérték a gyémánt hajlítással szembeni ellenállásának.
Az anyag keménységét a bárium titanátnak, illetve annak kristályszerkezetbeli változásainak köszönheti. A kristályszerkezet a hőmérséklet csökkenésére tágulni kezd, az ón mátrixának fogságában azonban túlfeszül. A keletkező energia felhalmozódik, majd egy bizonyos hőmérsékleten kiszabadul és ellenszegül a hajlító erőnek. Mivel az energiát az anyagnak kell tárolnia, alkotói csak egy "látszólagos Young modulust" mértek, magyarázta Mark Spearing, a brit Southampton Egyetem kompozit anyagkutatója a New Scientist magazinnak.
A valódi Young modulus egy anyag jellemző tulajdonsága és jóval állandóbbnak kellene lennie egész széles hőmérsékleti skálán is. Ennek ellenére az új anyagnak máris lehetnek hasznos alkalmazásai, tette hozzá Spearing, például a rázkódás elleni burkolatok gyártásában.