Хіміки з Китаю і Тайваню приготували еластичний сплав з кобальту, нікелю, гафнію, титану і цирконію. Через спотворену кристалічну решітку його модуль пружності практично не залежить від температури. Більш того, на відміну від більшості інших, цей сплав стає жорсткішим при нагріванні, пишуть вчені в.
Більшість металів і сплавів при нагріванні розширюються, а їх механічні властивості через це змінюються. Перший сплав, у якого модуль пружності практично не змінювався зі зміною температури, отримав Шарль Едуаар Гійоом на початку XX століття. Він назвав незвичайний сплав елінваром, а згодом, коли таких матеріалів стало більше, їх для зручності об'єднали в окремий клас і стали називати «елінвари». Застосовували такі сплави для виготовлення деталей механічного годинника і морських хронометрів.
Хіміки під керівництвом Ян Юна (Yang Yong) з Міського університету Гонконгу виготовили сплав, у якого механічні властивості не залежать від температури, як у елінварів. Більш того, він стає трохи тверішим при нагріванні. Автори сплавили зразки кобальту, нікелю, гафнію, титану і цирконію за допомогою дугової печі і отримали сплав приблизного складу Co25Ni25 (HfTiZr) 50 (формула відображає тільки приблизне співвідношення атомів металів).
Атомні радіуси елементів, з яких хіміки приготували сплав, сильно розрізняються. Зазвичай це призводить до руйнування кристалічної решітки і утворення аморфної фази. Але в цьому випадку, на подив авторів, сплав вийшов кристалічним. Експерименти з електронної мікроскопії показали, що атоми металів в кристалі розподілилися рівномірно, а структура решітки відповідає типу B2.
Щоб вивчити механічні властивості свого матеріалу, хіміки провели випробування зі стиснення його кристалічних і полікристалічних зразків. Межа плинності для обох видів зразків склала близько 1,9 гігопаскаля, а модуль Юнга - близько 100 гігопаскалів, при цьому розраховане відносне подовження в 2 відсотки здивувало вчених: воно виявилося найбільшим серед усіх кристалічних матеріалів. Вимірювання модуля Юнга при різних температурах показали, що він практично не змінюється при нагріванні від 300 до 900 кельвінів, а при подальшому нагріванні слабо зростає.
Далі хіміки провели додаткові експерименти і з'ясували, що ефективність зберігання енергії для їхнього сплаву наближається до 100 відсотків. Щоб наочно продемонструвати цей факт, хіміки провели експеримент, в якому кидали кульки з різних сплавів на тверду поверхню. Як можна бачити, кулька з нового сплаву відскакувала найдовше.
Щоб з'ясувати причину такої незвичайної поведінки їхнього сплаву, хіміки провели експерименти з дифракції рентгенівських променів. Вони хотіли дізнатися, чи не зазнає їх матеріал фазового переходу при деформації. Виявилося, що цього не відбувається, і автори припустили, що незвичайна еластичність і пружність їхнього матеріалу пов'язана з його сильно деформованою кристалічною структурою. Проведені комп'ютерні розрахунки методом теорії функціоналу щільності та інші додаткові експерименти підтвердили це припущення.
В результаті хіміки отримали дуже еластичний і пружний матеріал з деформованою кристалічною решіткою. Його модуль Юнга збільшувався при нагріванні вище 900 кельвінів, що абсолютно не характерно для металів і металевих сплавів. Автори роботи сподіваються, що комбінація таких незвичайних властивостей знайде своє застосування в нових технологічних розробках.
Раніше ми розповідали про інший дуже незвичайний матеріал, який отримали з деревини американські матеріалознавці. Їм вдалося збільшити твердість звичайної деревини в двадцять три рази.