โลหะผสมทองแดงผสมกับแทนทาลัมและลิเธียม: ซูเปอร์วัสดุยุคใหม่ นี่อาจเป็นรากฐานสำหรับวัสดุรุ่นใหม่ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การป้องกันประเทศ และเทคโนโลยีขั้นสูง - ภาพ: มหาวิทยาลัย Lehigh
ตามรายงานของ Science ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Lehigh (รัฐเพนซิลเวเนีย สหรัฐอเมริกา) และมหาวิทยาลัยแห่งรัฐแอริโซนา ได้สร้างโลหะผสมทองแดงชนิดใหม่ซึ่งผสมแทนทาลัมและลิเธียมเข้าด้วยกัน ซึ่งมีความแข็งแรงเชิงกลที่สูงกว่าเหล็กทั่วไป แต่ยังคงมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าที่เหนือกว่า ซึ่งเป็นสิ่งที่โลหะผสมซูเปอร์ในปัจจุบันไม่สามารถทำได้
คุณสมบัติเฉพาะของโลหะผสมชนิดนี้คือโครงสร้างนาโนสามชั้น ซึ่งตะกอนทองแดงลิเธียมลูกบาศก์ที่เสถียรจะถูกประกบไว้ระหว่างชั้นแทนทาลัมสองชั้น ซึ่งเป็นโลหะที่รู้จักกันดีในคุณสมบัติทนทานต่อการกัดกร่อนและทนความร้อน โครงสร้างจุลภาคนี้ทำให้วัสดุสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงถึง 800°C (1,472°F) และความเค้นสูงสุด 1,120 MPa ที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งสูงกว่าเหล็กมาตรฐานประมาณ 50%
ในอดีต ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตในอุตสาหกรรมวัสดุ มักมีคุณลักษณะเพียง 1 ใน 2 ประการเท่านั้น คือ ความทนทานหรือการนำไฟฟ้าที่ดี ผลิตภัณฑ์ที่มีความทนทานสูงจะต้องลดหรือกำจัดความสามารถในการนำไฟฟ้าและในทางกลับกัน การประดิษฐ์โลหะผสมชนิดใหม่ได้ทำลายขีดจำกัดนั้น และเปิดศักราชใหม่สำหรับวัสดุที่ "มีวัตถุประสงค์หลากหลาย" เช่น มีคุณสมบัติเป็นสื่อนำไฟฟ้าได้เท่ากับทองแดง แข็งแกร่งเท่ากับเหล็ก ทนความร้อนได้เท่ากับนิกเกิล ในโครงสร้างนาโนตัวเดียว
“นี่ถือเป็นรากฐานที่มั่นคงสำหรับอุตสาหกรรมและการป้องกันประเทศในการพัฒนาวัสดุรุ่นใหม่สำหรับอุปกรณ์ที่ต้องมีประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือสูงเป็นพิเศษ” ศาสตราจารย์ฮาร์เมอร์ หนึ่งในสมาชิกทีมวิจัยกล่าว
ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ พลังงาน และการป้องกันประเทศ ความต้องการคือวัสดุที่นำไฟฟ้าได้ดี ทนความร้อน มีความแข็งแรงสูง และมีเสถียรภาพเป็นเวลานาน ในปัจจุบัน วัสดุที่นิยมใช้กันคือซูเปอร์อัลลอยด์ที่มีส่วนประกอบของนิกเกิล ซึ่งทนความร้อนและการกัดกร่อนได้ดี แต่มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำมาก ทำให้ไม่เหมาะกับอุปกรณ์ที่ต้องส่งพลังงานสูง
โครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมชนิดใหม่นี้สามารถเปรียบเทียบได้กับ "ลายนิ้วมือ" ของวัสดุ ซึ่งกำหนดว่าวัสดุจะตอบสนองต่อปัจจัยต่างๆ เช่น ความร้อน รังสี หรือแรงกระแทกทางกลอย่างไร ด้วยการมีอยู่ของลิเธียมซึ่งเป็นสารคงตัวโครงสร้าง ทำให้โลหะผสมยังคงความแข็งแกร่งและหลีกเลี่ยงการแตกร้าวแม้จะได้รับแรงกระแทกอย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิสูงก็ตาม
ด้วยความทนทานต่อความร้อนสูงและไม่สูญเสียการนำไฟฟ้า โลหะผสมชนิดนี้จึงสามารถนำไปใช้เป็นใบพัดกังหันหรือห้องเผาไหม้ในเครื่องยนต์เจ็ทความเร็วเหนือเสียงได้ นี่เป็นพื้นที่ที่มีการลงทุนและพัฒนาโดยสหรัฐอเมริกา จีน และรัสเซียอีกด้วย
ไม่เพียงแต่ในเครื่องยนต์จรวดเท่านั้น โลหะผสมนี้ยังสามารถนำไปใช้กับเกราะ อาวุธแม่เหล็กไฟฟ้า เซ็นเซอร์ ทางทหาร และสถานที่ต่างๆ ที่ต้องการวัสดุที่มีน้ำหนักเบาเป็นพิเศษ ทนทานเป็นพิเศษ และนำไฟฟ้าได้ดีอีกด้วย
นอกจากนี้ ทั้งพลังงานความร้อน พลังงานนิวเคลียร์ การใช้พลังงานน้ำมันและก๊าซ... ต้องใช้อุปกรณ์ที่ต้องทำงานภายใต้สภาวะที่รุนแรง ด้วยความทนทานต่อการกัดกร่อนและความแข็งแรงเชิงกล โลหะผสมทองแดงแทนทาลัมลิเธียมจึงสามารถใช้เป็นโครงอุปกรณ์ ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน หรือท่อส่งที่ทนต่อแรงดันได้
แม้ว่าจะยังอยู่ในขั้นตอนการทดลองในห้องปฏิบัติการ แต่ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าโลหะผสมชนิดใหม่นี้มีศักยภาพที่จะเปลี่ยนวิธีที่มนุษย์สร้างเครื่องบิน ยานอวกาศ อาวุธ และระบบไฟฟ้าในทศวรรษหน้า
การผสมผสานอย่างซับซ้อนระหว่างการออกแบบโครงสร้างจุลภาค วัสดุอันล้ำค่า และนาโนเทคโนโลยีทำให้โลหะผสมนี้ไม่ใช่เพียงสิ่งประดิษฐ์ ทางวิทยาศาสตร์ เท่านั้น แต่ยังเป็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่มีผลกระทบต่อระดับโลก
ที่มา: https://tuoitre.vn/phat-minh-ra-hop-คิมดงกุง-ฮอน-เดอะป-ชิว-นิเอต-ทอย-800c-20250528163731304.htm
การแสดงความคิดเห็น (0)