Նո՞ր պղնձի դար. Պղնձե համաձուլվածքը մրցում է սուպերհամաձուլվածքների ամրության հետ

• ԱՄՆ բանակի հետազոտական լաբորատորիայի (ARL) և Լիհայ համալսարանի հետազոտողները մշակել են նոր նանոկառուցվածքային պղնձե համաձուլվածք (Cu-Ta-Li)։
• Այն առաջարկում է ամրություն և ջերմային կայունություն՝ համեմատելի նիկելային հիմքով սուպերհամաձուլվածքների հետ։
• Համաձուլվածքը պահպանում է պղնձի բարձր ջերմային և էլեկտրական հաղորդականությունը ծայրահեղ ջերմաստիճաններում։
• Հայտնագործությունը կապված է եզակի կոմպլեքս-կայունացված նանոկառուցվածքի հետ։
• Պոտենցիալ կիրառությունները ներառում են ավիատիեզերքը, պաշտպանությունը (հիպերձայնային տեխնոլոգիաներ, շարժիչներ) և արդյունաբերական ոլորտները։

ԱՄՆ բանակի հետազոտական լաբորատորիայի (ARL) և Լիհայ համալսարանի հետազոտողները մշակել են նորարարական նանոկառուցվածքային պղնձե համաձուլվածք, որը ցուցաբերում է ամրություն՝ համեմատելի սուպերհամաձուլվածքների հետ, պահպանելով պղնձի բնորոշ հաղորդականությունը։ Այս նոր նյութը՝ Cu-Ta-Li (Պղինձ-Տանտալ-Լիթիում) համաձուլվածքը, կարող է պոտենցիալ վերաիմաստավորել բարձր ջերմաստիճանային նյութերը տարբեր առաջադեմ կիրառությունների համար։ Նրանց հայտնագործությունները հրապարակվել են Science ամսագրում 2025 թվականի ապրիլի 11-ին։

Հեղափոխական նյութի հատկությունները

Cu-Ta-Li համաձուլվածքը ցուցաբերում է բացառիկ ջերմային կայունություն և մեխանիկական ամրություն՝ այն դիրքավորելով որպես պղնձե հիմքով ստեղծված ամենակայուն նյութերից մեկը մինչ օրս։ Այն կարող է դիմակայել ծայրահեղ շոգին առանց զգալի դեգրադացիայի և դեֆորմացիայի չի ենթարկվում նույնիսկ իր հալման կետին մոտ։ Մարտին Հարմերը՝ հետազոտության համահեղինակ, նկարագրել է նյութը որպես մեկը, որը «եզակի կերպով համատեղում է պղնձի գերազանց հաղորդականությունը նիկելային սուպերհամաձուլվածքների մասշտաբի ամրության և դիմացկունության հետ»։ (Աղբյուր՝ ARL-ի և Լիհայ համալսարանի լրատվական հաղորդագրություն)

Ինչպես է համաձուլվածքը ձեռք բերում բարձր ամրություն ջերմաստիճանում

Համաձուլվածքի ուշագրավ բարձր ջերմաստիճանային արդյունավետության գրավականը վերագրվում է եզակի կոմպլեքս-կայունացված նանոկառուցվածքին։ Սա ներառում է Cu₃Li նստվածքների ձևավորումը, որոնք կայունացված են Ta-ով հարուստ ատոմային երկշերտ կոմպլեքսի կողմից։ Այս կոմպլեքսը հանդես է գալիս որպես կառուցվածքային կայունացուցիչ՝ կանխելով բյուրեղային հատիկների աճը բարձր ջերմաստիճաններում, ի տարբերություն սովորական հատիկային սահմանների, որոնք ժամանակի ընթացքում միգրացիայի են ենթարկվում։ Այս հայեցակարգը մշակվել է Լիհայ համալսարանի հետազոտողների կողմից։ (Աղբյուր՝ ARL-ի և Լիհայ համալսարանի լրատվական հաղորդագրություն)

Պոտենցիալ կիրառությունները և նշանակությունը

Համատեղելով նիկելային սուպերհամաձուլվածքների նման նյութերի բարձր ջերմաստիճանային դիմացկունությունը պղնձի բացառիկ հաղորդականության հետ՝ այս նոր համաձուլվածքը ճանապարհ է բացում հաջորդ սերնդի կիրառությունների համար։ Դրանք ներառում են ջերմափոխանակիչներ, առաջադեմ շարժիչային համակարգեր և ջերմային կառավարման լուծումներ գերժամանակակից հրթիռային և հիպերձայնային տեխնոլոգիաների համար։ Հարմերը նշել է, որ այն տրամադրում է «հիմք՝ հիպերձայնային և բարձր արդյունավետությամբ տուրբինային շարժիչների համար նոր նյութեր ստեղծելու համար»։ Թեև այն ուղղակիորեն չի փոխարինում ավանդական սուպերհամաձուլվածքներին ծայրահեղ բարձր ջերմաստիճանային կիրառություններում, դրա հատկությունների եզակի համադրությունը թույլ է տալիս լրացնել դրանց առաջադեմ ճարտարագիտական լուծումներում՝ ունենալով ռազմավարական նշանակություն հատկապես պաշտպանության ոլորտում։ (Աղբյուր՝ ARL-ի և Լիհայ համալսարանի լրատվական հաղորդագրություն)

Հետազոտական թիմը և համագործակցությունը

Համաձուլվածքի մշակումը համատեղ աշխատանքի արդյունք է ARL-ի և Լիհայ համալսարանի հետազոտողների միջև՝ ներգրավելով գիտնականների Արիզոնայի պետական համալսարանից և Լուիզիանայի պետական համալսարանից։ Քրիստոֆեր Մարվելը՝ Լուիզիանայի պետական համալսարանի պրոֆեսոր և հոդվածի հեղինակ, ընդգծել է Լիհայի ուժեղ կողմը էլեկտրոնային մանրադիտակության ոլորտում՝ նշելով, որ այն «իսկապես առանցքային էր նյութը հասկանալու համար»։ Լիհայի շրջանավարտ Ջոշուա Սմելցերը, ով այժմ աշխատում է Honeywell-ում որպես դիզայն ինժեներ, նույնպես մասնակցել է հետազոտությանը՝ օգտագործելով Լիհայի գերժամանակակից Ատոմային լուծաչափով մանրադիտակը (ARM)՝ ատոմային մասշտաբով նյութը վերլուծելու համար։ (Աղբյուր՝ ARL-ի և Լիհայ համալսարանի լրատվական հաղորդագրություն)

Փորձարկում և ապագա աշխատանք

Համաձուլվածքը սինթեզվել է փոշու մետալուրգիայի և բարձր էներգիայի կրիոգեն մանրեցման մեթոդներով և ենթարկվել խիստ փորձարկումների՝ դրա հատկությունները հաստատելու համար։ Սա ներառել է 10000 ժամ (ավելի քան մեկ տարի) տևողությամբ թրծում 800°C ջերմաստիճանում՝ երկարատև կայունությունը ստուգելու համար, առաջադեմ մանրադիտակային տեխնիկաներ և սողքի դիմադրության փորձարկումներ։ Օգտագործվել է նաև հաշվարկային մոդելավորում՝ կայունացնող մեխանիզմը հաստատելու համար։ Ապագա հետազոտական պլանները ներառում են համաձուլվածքի ջերմային հաղորդականության ուղղակի չափումներ՝ համեմատած այլընտրանքների հետ, դրա պատրաստումը պոտենցիալ կիրառությունների համար և այլ բարձր ջերմաստիճանային համաձուլվածքների մշակումը՝ հիմնված այս նոր նախագծային ռազմավարության վրա։ (Աղբյուր՝ ARL-ի և Լիհայ համալսարանի լրատվական հաղորդագրություն)

Արտոնագիր և ֆինանսավորում

ԱՄՆ բանակի հետազոտական լաբորատորիային շնորհվել է ԱՄՆ արտոնագիր (US 11,975,385 B2) համաձուլվածքի համար՝ ընդգծելով դրա ռազմավարական նշանակությունը, հատկապես պաշտպանական կիրառություններում, ինչպիսիք են ռազմական ջերմափոխանակիչները, շարժիչային համակարգերը և հիպերձայնային տրանսպորտային միջոցները։ Հետազոտությունը ֆինանսավորվել է Լիհայի և ARL-ի միջև 25 միլիոն դոլարի համագործակցության համաձայնագրով, ինչպես նաև Ազգային գիտական հիմնադրամի և Լիհայի նախագահական նանո-մարդկային ինտերֆեյսերի (NHI) նախաձեռնության կողմից։ Մարտին Հարմերը շեշտել է, որ հիմնարար գիտության մեջ նման դաշնային ներդրումը առանցքային է ազգային անվտանգությունը ամրապնդելու և արդյունաբերական նորարարությունը խթանելու համար։ (Աղբյուր՝ ARL-ի և Լիհայ համալսարանի լրատվական հաղորդագրություն)