До последнего момента считалось, что самым прочным материалом на нашей планете является графен, поэтому его даже называли материалом будущего. Он представляет собой двумерную аллотропную модификацию углерода. То есть это углерод, который имеет однослойную кристаллическую решетку (толщиной в один атом) треугольной формы. По своей прочности он в 200 раз превосходит сталь. Однако в недавнем исследован сотрудники Бристольского университета доказали, что существует материал, который более чем в 100 раз прочнее графена. Более того, он более устойчив чем графен к экстремально низким температурам. Но что это за материал? Он представляет собой сплав из трех металлов, о котором подробнее расскажем ниже.
Ученые обнаружили сплав, который остается сверхпрочным даже при очень низких температурах
Какой материал прочнее графена
Как сообщают ученые в своем исследовании, опубликованном в журнале Science, самым прочным материалом планете на самом деле является сплав трех металлов — хрома, кобальта и никеля. Это сплав с высокой энтропией (ВЭС). То есть данный сплав, о котором пишут ученые, содержит три металла в равных пропорциях. Такие сплавы редко встречаются. Как правило, они имеют основное вещество, в которое добавляется небольшое количество других элементов для придания ему тех или иных свойств.
Надо сказать, что преимуществом материала помимо высокой прочности являются некоторые уникальные свойства. Он обладает пластичностью и податливостью, что делает его устойчивым к разрушению. Но самое интересное, что его прочность повышается по мере снижения температуры, при этом сохраняется пластичность. Другие материалы, как известно, по мере снижения температуры становятся менее прочными и более хрупкими.
Микроскопические изображения сплава кобальта, хрома и никеля
Для сравнения, сплавы алюминия, которые применяют в авиастроении, имеют ударную вязкость 35 мегапаскалей на метр. Прочность данного же сплава превышает 500 мегапаскалей на метр. По этому параметру данный сплав значительно превосходит графен, который очень хрупок.
Кроме того, высокая прочность графена сохраняется исключительно в малых масштабах, то есть на нанометровом уровне. Поэтому область его применения ограничена. Ранее мы рассказывали, что он, к примеру, может найти применение в медицине. Что касается сплава кобальта хрома и никеля, этот материал был протестирован на слитке размером с пачку сигарет.
Кристаллическая решетка графена, который считался самым прочным материалом на Земле
Свойства самого прочного материала
При проверке материала на прочность, исследователи охладили его при помощи жидкого азота до температуры в -196 градусов по Цельсию. При этом они обнаружили, что прочность только увеличилась. Тогда команда решила охладить материал еще больше, и подвергла его воздействую жидкого гелия. Это позволило охладить материал до -253 градуса по Цельсию.
Даже при такой низкой температуре сплав показал исключительную вязкость и трещиностойкость. Но с чем связана его поразительная пластичность? Исследование показало, что атомы внутри сплава начинают смещаться под давлением, то есть сдвигаются друг относительно друга. В результате по мере повышения давления сплав продолжает деформироваться, но не разрушается. Причем по мере увеличения давления, срабатывают разные механизмы на молекулярном уровне, которые защищают сплав от разрушения.
Сплав кобальта, хрома и никеля может быть востребован в космической отрасли
Область применения сверхпрочного сплава
Прежде чем применять сплав на практике, ученым придется провести ряд дополнительных испытаний. Однако команда настроена оптимистично. Существует множество отраслей, где крайне важно, чтобы материал обладал высокой прочностью при экстремально низких температурах. В первую очередь это космическая отрасль — сплав может пригодиться в самых разных проектах.
Кроме того, ему найдется применение и на Земле. В последнее время многие автопроизводители разрабатывают или даже уже выпускают автомобили с водородными, экологически чистыми двигателями. Однако водород известен своей взрывоопасностью. Собственно говоря, по этой причине долгое время его рассматривали в качестве топлива. Из данного сплава можно будет изготавливать баллоны для водорода, что сделает автомобили более безопасными.
Однако у этого сплава имеются и некоторые недостатки. Главный из них заключается в очень высокой стоимости никеля и кобальта. Поэтому ученые работают над поиском других сплавов, из более доступных элементов, которые будут обладать такими же свойствами.
«Как искра пробежала между нами»: Иван Ургант о дружбе с Вирджилом Абло