قامت جامعة بوهانج للعلوم والتكنولوجيا بتطوير سبيكة جديدة عالية الإنتروبيا تعتمد على النيكل والتي تكاد تكون غير مرنة

حقق العلماء في جامعة بوهانج للعلوم والتكنولوجيا (POSTECH) تقدمًا كبيرًا في مجال علوم المواد وطوروا سبيكة جديدة عالية الإنتروبيا تعتمد على النيكل (HEA). يمكن أن تحافظ السبيكة على قوتها ومرونتها عند درجات حرارة تتراوح من البرودة الشديدة -196 درجة مئوية إلى درجات حرارة عالية تصل إلى 600 درجة مئوية.

ببساطة، هذه السبيكة غير مرنة تقريبًا، مما يجعلها مادة مثالية للبيئات ذات التغيرات الشديدة في درجات الحرارة. قاد البحث البروفيسور هيونج سيوب كيم من أقسام متعددة في جامعة بوهانج للعلوم والتكنولوجيا (POSTECH). نُشرت نتائج البحث في مجلة Materials Research Letters وجذبت انتباه صناعات مثل الطيران والسيارات.

تفشل معظم المعادن عند تعرضها لتغيرات شديدة في درجات الحرارة. على سبيل المثال، تشعر الأجسام المعدنية بالبرودة في الشتاء والحرارة في الصيف. وهذا يجعل المعادن التقليدية أقل موثوقية عندما تتغير درجات الحرارة بسرعة أو بشكل جذري. ومن أجل حل هذه المشكلة، قدم فريق جامعة بوهانغ للعلوم والتكنولوجيا مفهوم "Hyperadaptor" وقاموا بتطوير هذه السبيكة الجديدة بناءً على ذلك.

تعمل السبائك ذات الإنتروبيا العالية (HEA) بشكل ثابت عبر درجات الحرارة بسبب وجود رواسب L1₂ النانوية. يتم توزيع هذه الجسيمات بالتساوي في جميع أنحاء السبيكة، مما يزيد من قوتها عن طريق منع التشوه. وفي الوقت نفسه، يتكيف هيكل السبيكة مع الضغط، مما يسمح لها بالبقاء موثوقًا بغض النظر عن درجة الحرارة.

على عكس السبائك العادية، والتي عادة ما تكون مصنوعة من عنصر رئيسي واحد، فإن السبائك ذات الإنتروبيا العالية (HEA) مصنوعة من خليط من خمسة عناصر أو أكثر بكميات متساوية تقريبًا. يؤدي هذا المزيج الفريد إلى ترتيب عشوائي للغاية للذرات، يُعرف باسم الإنتروبيا التكوينية العالية. يمنح هذا الهيكل صفات متفوقة لـ HEA مثل المتانة والمرونة ومقاومة التآكل ومقاومة الحرارة. نظرًا لهذه الخصائص، يتم استخدام HEAs على نطاق واسع في المجالات الصعبة مثل صناعات الطيران والسيارات والصناعات النووية.

ويمكن استخدام السبيكة الجديدة في المناطق المعرضة لتغيرات مفاجئة في درجات الحرارة، مثل المحركات وأنظمة العادم والتوربينات والأنابيب. إن قدرتها على الحفاظ على القوة والموثوقية في ظل الظروف القاسية يمكن أن تحسن السلامة والكفاءة في هذه التطبيقات المهمة.

وقال البروفيسور كيم: "إن HEA الخاص بنا يخترق القيود المفروضة على السبائك الموجودة ويخلق فئة جديدة من المواد غير الحساسة للحرارة". "يمثل مفهوم Hyperadaptor طفرة في تطوير مواد الجيل التالي التي تحافظ على السلوك الميكانيكي المستقر حتى في ظل الظروف القاسية."

يمكن أن يساعد هذا الاكتشاف في إنشاء مواد أفضل تعمل بشكل موثوق في البيئات القاسية وتحسين أداء النظام الأساسي.