ابتكر الباحثون سبيكة من التيتانيوم والألومنيوم تتميز بمرونتها الفائقة في نطاق درجات حرارة غير مسبوق يتراوح بين -269 درجة مئوية إلى +127 درجة مئوية. يمكن لهذا الابتكار أن يحدث ثورة في صناعات مثل استكشاف الفضاء في الظروف القاسية والتكنولوجيا الطبية التي تتطلب مرونة شديدة. وعلى عكس السبائك ذات الذاكرة الشكلية الموجودة والتي تعمل ضمن نافذة درجة حرارة ضيقة، فإن المادة الجديدة تحتفظ بقوتها ووزنها في البيئات القاسية.

كتلة سبيكة فائقة المرونة تم تطويرها حديثًا. مصدر الصورة: شينجسوقام علماء في جامعة توهوكو في اليابان بتطوير سبيكة من التيتانيوم والألمنيوم (Ti-Al) فائقة المرونة تتميز بخفة وزنها وقوية. ما يلفت النظر في هذه المادة هو قدرتها على البقاء فائقة المرونة عبر درجات الحرارة القصوى - من -269 درجة مئوية (درجة حرارة الهيليوم السائل) إلى +127 درجة مئوية (فوق نقطة غليان الماء). سيؤدي هذا الاختراق إلى تحقيق تقدم كبير في مجالات مثل استكشاف الفضاء والتكنولوجيا الطبية.وأكد شينغ شو، الأستاذ المساعد في معهد حدود العلوم متعددة التخصصات بجامعة نورث إيسترن، على المرونة الفريدة للسبيكة في درجة الحرارة. "هذه السبيكة هي الأولى من نوعها التي تظل مرنة للغاية عبر نطاقات درجات الحرارة القصوى هذه مع الحفاظ على خفة الوزن والقوة، مما يفتح مجموعة متنوعة من التطبيقات العملية التي كانت مستحيلة في السابق. خصائص السبيكة تجعلها مادة مثالية للمهام الفضائية المستقبلية، مثل إنشاء إطارات فائقة المرونة للمركبات القمرية للتنقل في تقلبات درجات الحرارة الشديدة على سطح القمر."منحنيات الإجهاد والانفعال لسبائك Ti-Al-Cr فائقة المرونة عند درجات حرارة مختلفة. تظهر أيضًا نطاقات درجة حرارة سطح الأرض والمريخ والقمر. مصدر الصورة: ©NaturePortfolioإن مرونة السبيكة في درجات حرارة منخفضة للغاية تجعلها مادة واعدة للتطبيقات في جمعية الطاقة الهيدروجينية القادمة والعديد من الصناعات الأخرى. وبطبيعة الحال، يمكن أيضًا استخدام السبيكة في التطبيقات اليومية التي تتطلب المرونة، مثل الأجهزة الطبية مثل الدعامات.في الوقت الحالي، تقتصر معظم السبائك ذات ذاكرة الشكل - وهي المواد التي يمكن أن تعود إلى شكلها الأصلي بعد تعرضها للضغط - على نطاقات محددة من درجات الحرارة. تتغلب السبائك الجديدة المعتمدة على التيتانيوم والألمنيوم على هذا القيد ويمكن استخدامها في مجموعة واسعة من المجالات التي تتطلب مواد ذات قوة ومرونة قصوى، بدءًا من استكشاف الفضاء وحتى الأدوات الطبية اليومية.مقارنة سبيكة Ti-Al-Cr مع السبائك الأخرى فائقة المرونة من حيث الوزن الخفيف ومدى درجة حرارة التشغيل. مصدر الصورة: ©NaturePortfolioاعتمد فريق البحث تقنيات متقدمة مثل تصميم السبائك العقلاني والتحكم الدقيق في البنية المجهرية. وباستخدام مخططات الطور، يستطيع الباحثون اختيار تركيبات السبائك ونسبها. بالإضافة إلى ذلك، قاموا بتحسين طرق المعالجة والمعالجة الحرارية لتحقيق خصائص المواد المثالية.وتمتد الآثار المترتبة على هذا البحث إلى ما هو أبعد من التطبيقات العملية المباشرة. وأضاف شو: "هذا الاكتشاف لا يضع معايير جديدة للمواد فائقة المرونة فحسب، بل يقدم أيضًا مبادئ جديدة لتصميم المواد، والتي ستلهم بلا شك المزيد من الاختراقات في علم المواد".نُشرت تفاصيل هذا الإنجاز في مجلة Nature في 26 فبراير 2025.تم تجميعها من /ScitechDaily