Ανακαλύφθηκε κράμα μετάλλου ανθεκτικό σαν τον χάλυβα

Μια ερευνητική επιστημονική ομάδα του φημισμένου Ινστιτούτου Τεχνολογίας της California (Caltech), με επικεφαλής τον δρ Μάριο Δημητρίου, ανακάλυψε ένα νέο σούπερ-ανθεκτικό και σκληρό μεταλλικό κράμα. 
Το υλικό αυτό, αν και μοιάζει με γυαλί, θα μπορούσε να ανταγωνιστεί σε σκληρότητα και ισχύ τον χάλυβα και μελλοντικά θα μπορούσε να τον αντικαταστήσει σε κτήρια, γέφυρες, αυτοκίνητα και άλλες χρήσεις.
Μέχρι τώρα, υπήρξε πολύ δύσκολο να βρεθούν υλικά που να είναι ταυτόχρονα σκληρά και ανθεκτικά. Για παράδειγμα, το γυαλί μπορεί να είναι σκληρό, να μη χαράζεται και να μην κάμπτεται από κάποιο βάρος, όμως τείνει να είναι εύθραυστο. Άλλα υλικά, όπως τα μέταλλα γενικά, είναι μεν ανθεκτικά, δηλαδή θρυμματίζονται πολύ πιο δύσκολα, όμως είναι πιο εύκαμπτα, όπως ο ελατός ή σφυρηλατήσιμος σίδηρος.

Η πρόκληση των επιστημόνων ήταν ανέκαθεν να ανακαλύψουν υλικά που να είναι σκληρά και παράλληλα ανθεκτικά, αλλά συνήθως κατέληγαν σε ένα συμβιβασμό ανάμεσα σε αυτά τα δύο χαρακτηριστικά. Η ομάδα του Δημητρίου, που δημοσίευσε τη σχετική μελέτη στο περιοδικό για νέα υλικά «Nature Materials», κατάφερε να συνθέσει ένα μεταλλικό κράμα από «άμορφα» μέταλλα, συνδυάζοντας και τις δύο επιθυμητές ιδιότητες.

Τα κανονικά μέταλλα είναι ασθενή και ελάσιμα, επειδή τα άτομά τους έχουν κρυσταλλική δομή. Όμως τα λεγόμενα άμορφα μέταλλα είναι πιο ισχυρά. Δημιουργούνται από ταχέως ψυχόμενα λιωμένα μέταλλα, με αποτέλεσμά τα άτομά τους να βρίσκονται σε μια άτακτη δομή, παρόμοια με αυτή του γυαλιού, πράγμα που σημαίνει ότι χρειάζεται πολύ περισσότερη ενέργεια και βάρος για να μετακινηθούν τα άτομά τους σε άλλη θέση.
Μέχρι τώρα όμως, αυτά τα «υαλώδη μέταλλα» φαίνονταν να είναι εγγενώς εύθραυστα, επειδή περιέχουν μικρά ελαττώματα, τα οποία αρχίζουν να αυξάνουν σε συγκεκριμένες περιοχές, όσο το μέταλλο υφίσταται κόπωση, με συνέπεια κάποια στιγμή το υλικό να κάνει ρωγμές και να σπάει. Ωστόσο, οι Αμερικανοί ερευνητές ανακάλυψαν ότι, αν, παραδόξως, δημιουργήσουν τεχνηέντως ένα υπερβολικά μεγάλο αριθμό τέτοιων ελαττωματικών περιοχών, τότε μπορεί να προκληθεί το ακριβώς αντίθετο αποτέλεσμα: το υλικό να γίνει πιο ανθεκτικό. Οι ελαττωματικές περιοχές «διαπλέκονται» μεταξύ τους σε μορφή δικτύων και, όταν συμβεί μια ρωγμή, τότε αυτά τα δίκτυα «περικυκλώνουν» τη ρωγμή και την εμποδίζουν να εξαπλωθεί, σύμφωνα με τον Δημητρίου.

Οι ερευνητές δήλωσαν ότι θα αναζητήσουν μια φθηνότερη «εκδοχή» του κράματος με βάση τον χαλκό, τον σίδηρο ή το αλουμίνιο. «Αν το βρούμε, τότε αυτό το υλικό θα αντικαταστήσει τον χάλυβα για πάντα στις κατασκευές σε ευρεία κλίμακα» εκτίμησε ο Δημητρίου.

Aπο:zoygla