Japonský materiál z říše snů
Superelastická slitina odolávající extrémním teplotám může být použita v kosmických projektech nebo při realizaci seizmicky odolných konstrukcí domů, mostů či třeba dálnic.
Jako prvním na světě se podařilo vědcům z Technické univerzity v Tohoku vyvinout unikátní materiál v podobě superelastické slitiny na bázi železa, který vykazuje elasticitu od extrémně nízkých teplot až do +200 °C.
Vyvinutý materiál nemá téměř žádnou změnu pevnosti (namáhání) z extrémně nízkých teplot na +200 °C a lze jej použít téměř neovlivněný teplotními změnami. Může být použit v podmínkách, kde jsou drastické teplotní změny, jako např. na Měsíci či Marsu.
Superelasticita nastává, když kov prochází deformací v bodě známém jako kritické napětí. Obecně platí, že tyto materiály mají pozitivní teplotní závislost, přičemž kritické napětí se zvyšuje s rostoucí teplotou. Jsou využívány v nejrůznějších komerčních aplikacích kvůli své elasticitě, která jim umožňuje po nastolení běžných podmínek získat poté, co pominou odchylné parametry okolního prostředí, zpět svůj původní tvar. Výroba konvenčních superelastických materiálů na bázi nikl-titan je však velmi nákladná (používá se zejména v lékařských zařízeních), navíc se jejich deformační pevnost zvyšuje s rostoucí teplotou a jejich mechanické vlastnosti nejsou stabilní. To znamená, že teplotní rozsah, ve kterém se superelasticita vyvíjí, je velmi úzký (od -20 do 100 °C).
Což neplatí pro nový materiál japonských výzkumníků pod vedením profesora Toshihiro Omoriho na univerzitě v Tohoku. Podařilo se jim vyvinout nákladově efektivní superelestickou slitinu na bázi železa, manganu, hliníku, chromu a niklu. A právě obsah chromu má v nové slitině zcela zásadní roli. Vyladěním jeho podílu získala slitina schopnost pracovat v mnohem širším teplotním rozsahu. Své funkční vlastnosti si dokáže udržet i v extrémním rozmezí od minus 263 °C až do plus 200 °C.
Významnou výhodou této nové slitiny je její regulovatelná teplotní závislost díky danému podílu chromu. Jeho zvýšením se podařilo změnit teplotní závislost z pozitivní na negativní, což vedlo k nulové teplotní závislosti, přičemž kritické napětí při různých teplotách zůstalo téměř konstantní.
„Objev má široké využití pro průzkum vesmíru vzhledem k velkým výkyvům teplot, ke kterým zde dochází," říká profesor Toshihiro Omori a poukazuje na skutečnost, že NASA vyvíjí pro plánované kosmické mise superelastickou pneumatiku, která by byla schopná vydržet nadměrné deformace teplotních rozdílů mezi nocí (-170 až +120 °C) a dnem (-150 až +20 °C).
„Nové využití superelastického materiálu, který se skládá z levných surovin, tím ale nekončí. Může být použit v napínacích výztužích v budovách nebo sloupových prvcích mostů pro potlačení zbytkové deformace po zemětřesení. Lze očekávat, že dokáže snížit škody způsobené zemětřesením, jelikož absorbuje vibrace,“ nastiňuje možnosti dalších aplikací prof. Toshihiro Omori.
Superelastické slitiny na bázi železa jsou vysoce univerzální nejen z hlediska nákladů, ale také proto, že jejich mechanické vlastnosti nelze snadno ovlivnit změnami venkovní teploty a jejich použití není omezeno na změny teploty v závislosti na regionu nebo ročním období.
171
.gif)
