Японские ученые разработали новый упругий сплав металлов

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.

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.