Исследователи и коллеги из Университета Тохоку нашли экономичный способ улучшить свойства некоторых металлов с «памятью формы», известных своей способностью возвращаться к своей первоначальной форме после деформации. Этот метод может открыть дорогу для массового производства этих улучшенных металлов для различных применений, включая сейсмостойкие строительные материалы.Большинство металлов состоит из большого количества кристаллов, но в некоторых случаях их свойства улучшаются, когда они образуются из монокристалла.
Однако монокристаллические металлы дороги в производстве.Исследователи разработали более дешевый метод производства, в котором используется явление, известное как «аномальный рост зерна». При использовании этого метода многочисленные «зерна» или кристаллы металла нерегулярно растут, когда одни за счет других, когда они подвергаются воздействию тепла.
Техника команды включает несколько циклов нагрева и охлаждения, в результате чего получается монокристаллический металлический стержень длиной 70 сантиметров и диаметром 15 миллиметров. По словам Тошихиро Омори, ведущего исследователя в исследовании, это очень большой размер по сравнению с размерами современных стержней из сплава с памятью формы, что делает его пригодным для применения в строительстве и гражданском строительстве.Чтобы получить большой монокристаллический металлический стержень, металлический сплав нагревают до 900 ° C, а затем охлаждают до 500 ° C пять раз.
Затем следуют четыре цикла нагрева до 740 ° C, затем охлаждения до 500 ° C. Наконец, металл в последний раз нагревают до 900 ° C. Пропуск циклов нагрева (740 ° C) / охлаждения (500 ° C) при более низкой температуре не привел к монокристаллическому результату.Используемый ими сплав, состоящий из меди, алюминия и марганца, представляет собой хорошо известный металл с памятью формы, который легко резать на станках. Увеличение размера кристаллов материала резко увеличивает его эластичность.
Изменение его формы также делает его довольно прочным. Эти комбинированные характеристики делают его очень привлекательным для строительных конструкций, которые могут выдерживать землетрясения.
«Поскольку настоящая технология выгодна для массового производства монокристаллов из-за простоты процесса, это открытие открывает путь для применения монокристаллов с памятью формы для конструкционных материалов, например, для сейсмических применений в зданиях и мостах», — заключают авторы. исследователи в своем исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications.