โลหะผสมทองแดงผสมกับแทนทาลัมและลิเธียม: ซูเปอร์แมทีเรียลยุคใหม่ ซึ่งอาจกลายเป็นรากฐานสำหรับวัสดุยุคใหม่ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ การป้องกันประเทศ และเทคโนโลยีขั้นสูง - ภาพ: มหาวิทยาลัยลีไฮ
ตามรายงานของ Science ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Lehigh (รัฐเพนซิลเวเนีย สหรัฐอเมริกา) และมหาวิทยาลัยแห่งรัฐแอริโซนา ได้สร้างโลหะผสมทองแดงชนิดใหม่โดยผสมผสานแทนทาลัมและลิเธียม ซึ่งมีความแข็งแรงเชิงกลสูงกว่าเหล็กทั่วไป แต่ยังคงรักษาคุณสมบัติการนำไฟฟ้าที่เหนือกว่า ซึ่งเป็นสิ่งที่โลหะผสมพิเศษในปัจจุบันไม่สามารถทำได้
คุณสมบัติพิเศษของโลหะผสมชนิดนี้อยู่ที่โครงสร้างนาโนสามชั้น ได้แก่ ตะกอนทองแดงลิเธียมลูกบาศก์ที่เสถียรประกบอยู่ระหว่างแทนทาลัมสองชั้น ซึ่งเป็นโลหะที่ขึ้นชื่อเรื่องความทนทานต่อการกัดกร่อนและทนความร้อน โครงสร้างจุลภาคนี้ทำให้วัสดุนี้ทนต่ออุณหภูมิสูงถึง 800°C (1,472°F) และความเค้นสูงสุด 1,120 MPa ที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งสูงกว่าเหล็กกล้ามาตรฐานประมาณ 50%
ก่อนหน้านี้ ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตในอุตสาหกรรมวัสดุมักมีคุณสมบัติเพียงหนึ่งในสองอย่างเท่านั้น คือ ความทนทานหรือการนำไฟฟ้าที่ดี ผลิตภัณฑ์ที่มีความทนทานสูงจำเป็นต้องลดหรือกำจัดความสามารถในการนำไฟฟ้า และในทางกลับกัน นวัตกรรมโลหะผสมใหม่นี้ได้ทำลายขีดจำกัดนั้น เปิดศักราชใหม่ของวัสดุ "อเนกประสงค์" ได้แก่ การนำไฟฟ้าที่ดีเช่นทองแดง แข็งแรงเช่นเหล็ก ทนความร้อนเช่นนิกเกิล ทั้งหมดนี้รวมอยู่ในโครงสร้างนาโนเดียว
“นี่เป็นรากฐานที่มั่นคงสำหรับอุตสาหกรรมและการป้องกันประเทศในการพัฒนาวัสดุรุ่นใหม่สำหรับอุปกรณ์ที่ต้องมีประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือสูงมาก” ศาสตราจารย์ฮาร์เมอร์ หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว
ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ พลังงาน และการป้องกันประเทศ ความต้องการวัสดุที่นำไฟฟ้าได้ ทนความร้อน และทนทานยาวนาน ปัจจุบันวัสดุที่นิยมใช้กันคือซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก ซึ่งทนความร้อนและการกัดกร่อนได้ดี แต่มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำมาก จึงไม่เหมาะสำหรับใช้กับอุปกรณ์ที่ต้องการการส่งกำลังไฟฟ้าสูง
โครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมชนิดใหม่นี้สามารถเปรียบเทียบได้กับ “ลายนิ้วมือ” ของวัสดุ ซึ่งกำหนดว่าวัสดุจะตอบสนองต่อปัจจัยต่างๆ เช่น ความร้อน รังสี หรือแรงกระแทกเชิงกลอย่างไร ด้วยลิเธียมซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวปรับเสถียรภาพโครงสร้าง โลหะผสมจึงยังคงความแข็งแกร่งและป้องกันการแตกร้าวแม้จะสัมผัสกับอุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่อง
ด้วยคุณสมบัติทนความร้อนสูงและการนำไฟฟ้าที่ไม่สูญเสีย ทำให้โลหะผสมนี้สามารถใช้เป็นใบพัดกังหันหรือห้องเผาไหม้ในเครื่องยนต์เจ็ทความเร็วเหนือเสียงได้ ถือเป็นสาขาที่สหรัฐอเมริกา จีน และรัสเซียกำลังลงทุนพัฒนาอยู่เช่นกัน
ไม่เพียงแต่ในเครื่องยนต์จรวดเท่านั้น โลหะผสมนี้ยังสามารถนำไปใช้กับเกราะ อาวุธแม่เหล็กไฟฟ้า เซ็นเซอร์ ทางทหาร และสถานที่ที่ต้องการวัสดุที่มีน้ำหนักเบามาก ทนทานมาก และนำไฟฟ้าได้ดีอีกด้วย
นอกจากนี้ ทั้งพลังงานความร้อน พลังงานนิวเคลียร์ น้ำมันและก๊าซธรรมชาติ ล้วนต้องใช้อุปกรณ์ที่ต้องทำงานในสภาวะที่รุนแรง ด้วยคุณสมบัติที่ทนทานต่อการกัดกร่อนและความแข็งแรงเชิงกล โลหะผสมทองแดงแทนทาลัมลิเธียมจึงสามารถใช้เป็นเปลือกอุปกรณ์ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน หรือท่อส่งแรงดันได้
แม้ว่าจะยังอยู่ในขั้นตอนการทดลองในห้องปฏิบัติการ แต่ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าโลหะผสมชนิดใหม่นี้มีศักยภาพที่จะเปลี่ยนแปลงวิธีที่มนุษย์สร้างเครื่องบิน ยานอวกาศ อาวุธ และระบบไฟฟ้าในทศวรรษหน้า
การผสมผสานอันซับซ้อนของการออกแบบโครงสร้างจุลภาค วัสดุอันล้ำค่า และนาโนเทคโนโลยีทำให้โลหะผสมนี้ไม่ใช่เพียงสิ่งประดิษฐ์ ทางวิทยาศาสตร์ เท่านั้น แต่ยังเป็นความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่มีผลกระทบต่อระดับโลกอีกด้วย
ที่มา: https://tuoitre.vn/phat-minh-ra-hop-kim-dong-cung-hon-thep-chiu-nhiet-toi-800c-20250528163731304.htm
การแสดงความคิดเห็น (0)