Сплав с рекордной памятью формы будут использовать в производстве холодильников
Металлические сплавы с памятью формы – не новость, и с момента открытия они нашли множество сфер применения. Но новый сплав, разработанный американскими учеными, обладает рекордными показателями износостойкости. Материал, полученный из меди, никеля и титана, способен деформироваться и самостоятельно возвращаться в нужную форму более десяти миллионов раз. Использовать его планируется, прежде всего, в создании компрессоров для холодильников.
Обычные сплавы с памятью формы могли возвращаться в первоначальное состояние ограниченное число раз – от 1 до 10 000, в зависимости от вида материала. Использовались они, к примеру, для создания стентов в операциях на сердце: небольшой фрагмент помещался в кровеносный сосуд, и когда он расширялся, вена или артерия принимала свою естественную форму.
Изобрел сплав профессор Манфред Вуттиг (Manfred Wuttig) из университета Мэриленда в США. Совместно с коллегами из немецкого университета Киля он подобрал оптимальные пропорции металлов и открыл метод кристаллизации сплава, которой и стал основой рекордного количество циклов деформации.
Собственно, за переключение между конфигурациями в любом сплаве с памятью формы отвечает взаимное расположение атомов. Деформация же может вызываться различными способами – давлением, температурным или электромагнитным воздействием. В новом сплаве сглаживание процесса фазового перехода обеспечивается частицами Ti2Cu. Они совместимы с кристаллической структурой и титана, и меди, поэтому возвращение в нужную форму происходит быстро, но плавно.
В ходе эксперимента пластинка из инновационного сплава была разделена на квадраты со стороной 1 см и толщиной менее 1 мм. Образцы подверглись деформации 10 миллионов раз путем механического и теплового воздействия.
Вуттиг отмечает: «Физически сплав было деформировать несложно – для этого использовалось автоматическое устройство. Для температурной деформации мы изготовили небольшую печь, которая быстро нагревала и охлаждала материал. Испытания мы проводили в течение нескольких недель». По завершении экспериментов структура сплава была исследована с применением рентгеновских установок и мощных микроскопов. После 10 миллионов циклов деформации повреждений обнаружено не было, а значит, образцы можно тестировать или использовать в создании техники и дальше.
По словам Вуттига, основная цель исследований – поиск материала, который бы оптимизировал работу холодильников. В каждом таком агрегате есть компрессор, сжимающий и расширяющий жидкость, которая претерпевает фазовое превращение. Замена жидкости на инновационный сплав обеспечит увеличение срока службы холодильника в несколько раз. Кроме того, сплав можно использовать в медицине и самолетостроении.