탄탈륨과 리튬을 결합한 구리 합금: 차세대 초소재. 이는 항공우주, 방위 및 첨단 산업 분야에서 차세대 소재의 기반이 될 수 있습니다. - 사진: 리하이 대학교
Science에 따르면, 리하이 대학(펜실베이니아, 미국)과 애리조나 주립 대학의 연구팀은 탄탈륨과 리튬을 결합한 새로운 구리 합금을 개발했습니다. 이 합금은 기존 강철보다 기계적 강도가 더 높으면서도 뛰어난 전기 전도도를 유지합니다. 이는 현재의 초합금으로는 달성할 수 없는 것입니다.
이 합금의 독특한 특징은 3층 나노 구조에 있습니다. 안정적인 입방형 리튬 구리 석출물이 내식성과 내열성으로 유명한 금속인 탄탈륨 두 층 사이에 샌드위치처럼 배치되어 있습니다. 이러한 미세 구조 덕분에 이 소재는 최대 800°C(1,472°F)의 온도와 실온에서 최대 1,120MPa의 응력을 견딜 수 있으며, 이는 일반 강철보다 약 50% 높은 수치입니다.
이전에는 소재 산업에서 제조된 제품들이 일반적으로 내구성이나 우수한 전기 전도성, 두 가지 특성 중 하나만을 가지고 있었습니다. 내구성이 높은 제품은 전기 전도성을 줄이거나 제거해야 했고, 그 반대의 경우도 마찬가지였습니다. 새로운 합금 발명은 이러한 한계를 깨고 "다용도" 소재의 새로운 시대를 열었습니다. 구리처럼 우수한 전기 전도성, 강철처럼 강한 강도, 니켈처럼 내열성이 모두 단일 나노 구조로 구현된 것입니다.
연구팀의 일원인 하머 교수는 "이것은 매우 높은 성능과 신뢰성을 요구하는 장치를 위한 차세대 소재를 개발하는 산업계와 방위계에 든든한 기반이 될 것입니다."라고 말했습니다.
항공우주, 에너지, 방위 산업에서는 전도성, 내열성, 그리고 장기간 내구성을 모두 갖춘 소재가 요구됩니다. 현재 일반적으로 사용되는 소재는 니켈 기반 초합금으로, 내열성과 내식성은 우수하지만 전기 전도도가 매우 낮아 고전력 전송이 필요한 장치에는 적합하지 않습니다.
새로운 합금의 미세 구조는 재료의 "지문"에 비유될 수 있으며, 열, 방사선 또는 기계적 충격과 같은 요인에 대한 재료의 반응을 결정합니다. 구조 안정제 역할을 하는 리튬 덕분에 이 합금은 고온에 지속적으로 노출되어도 강도를 유지하고 균열을 방지합니다.
높은 내열성과 전기 전도도 손실 없는 특성을 지닌 이 합금은 극초음속 제트 엔진의 터빈 블레이드나 연소실로 사용될 수 있습니다. 미국, 중국, 러시아가 개발에 투자하고 있는 분야이기도 합니다.
이 합금은 로켓 엔진뿐만 아니라, 장갑, 전자기 무기, 군용 센서 등 초경량, 초내구성, 양호한 전기 전도성이 요구되는 곳에도 적용될 수 있습니다.
또한, 화력, 원자력, 석유 및 가스 개발 등 모든 분야에서 극한 환경에서 작동하는 장비가 필요합니다. 탄탈륨-리튬 구리 합금은 뛰어난 내식성과 기계적 강도를 갖추고 있어 장비 케이스, 열교환기 또는 내압 파이프라인으로 사용될 수 있습니다.
아직은 실험실 단계이기는 하지만, 전문가들은 이 새로운 합금이 앞으로 10년 안에 인간이 항공기, 우주선, 무기, 전기 시스템을 만드는 방식을 바꿀 수 있는 잠재력을 가지고 있다고 말합니다.
미세 구조 설계, 귀중한 소재, 나노기술의 정교한 조합으로 이 합금은 단순한 과학적 발명품이 아니라 전 세계에 영향을 미치는 기술적 진보입니다.
출처: https://tuoitre.vn/phat-minh-ra-hop-kim-dong-cung-hon-thep-chiu-nhiet-toi-800c-20250528163731304.htm
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