Исследовательская группа японского Университета Тохоку разработала сплав металлов на основе меди, обладающий наибольшей на сегодняшний день упругой деформацией при растяжении при комнатной температуре, сообщает портал Techxplore.com.

Даже при определенных уровнях нагрузки металлы могут возвращаться к своей первоначальной форме благодаря эластичности. Материалы с большой упругой деформацией обеспечивают большую гибкость в повседневных спортивных товарах и медицинских устройствах, поэтому они пользуются большим спросом.

Теоретически большинство металлов и сплавов могут выдерживать величину деформации около 10%, но только когда изделия уменьшаются до микро- или наномасштабов. Для большинства практических инженерных приложений упругая деформация падает ниже 1%. Нержавеющая сталь, например, имеет упругую деформацию < 0,2%.

Под руководством Шэн Сюй, специально назначенного доцента Высшей инженерной школы Университета Тохоку, исследовательская группа разработала объемный сплав на основе меди, который продемонстрировал упругую деформацию при растяжении > 4,3% при комнатной температуре благодаря обратимой деформации решетки однофазного ОЦК. Зависимость между растягивающим напряжением и деформацией не была линейной, то есть не соответствовала традиционному закону Гука.

Закон Гука — это теория упругости, утверждающая, что упругость объекта пропорциональна приложенному напряжению. Чтобы получить большую упругую деформацию, необходим низкий модуль Юнга — число, которое показывает, насколько легко материал может растягиваться и деформироваться, — и высокая прочность. Но в сегодняшних реалиях производителям приходится идти на компромисс между этими свойствами.

«Наш сплав может быть использован в качестве пружинных материалов с высокой восстанавливаемостью. Эти материалы могут быть использованы в устройствах, в которых используются датчики деформации. Низкий модуль Юнга нового сплава напоминает человеческие кости и, следовательно, имеет потенциал для использования в медицине», — заявил Шэн Сюй.

Новый материал японских ученых продемонстрировал низкий модуль Юнга < 25 ГПа и большой коэффициент Пуассона 0,47. Другими словами, материал обладает высокой эластичностью даже при воздействии небольших нагрузок и удивительно прочен. Кроме того, получение объемных монокристаллов сплава требует циклической термической обработки — простого процесса, который позволяет производить его массово.