Tiriamos didelio elastingumo medžiagos

Metalų lydiniai, kuriuose įdedamos nanomedžiagos, nėra naujas dalykas. Šios medžiagos yra dabar naudojamos gaminant turbinų mentes ar kitus įrenginius, kur yra reikalingas labai didelis dalių stiprumas ekstremaliose sąlygose. Ratgerso mokslininkai jau seniai tiria šias medžiagas.

„Pirmiausia mes atlikome teorinį šių medžiagų tyrimą kompiuteryje ir mūsų skaičiavimai parodė, kad jos turėtų būti labai jautrios“, – pasakė Armenas Hačaturianas (Armen Khachaturyan). Jis su kolega Weifeng Rao tiki, kad šios medžiagos gali būti apie šimtą kartų jautresnės nei dabar naudojamos.

Savo darbe, atspausdintame „Physical Review Letters“ žurnale, mokslininkai aprašo, kaip pasireiškia šių medžiagų, turinčių nanodalelių, elastingumas ir kaip jos gali paversti elektrinę ir magnetinę energiją į mechaninį judėjimą ir atvirkščiai. Medžiagos, kurios pasižymi šiomis savybėmis, žinomos tarp mokslininkų ir inžinierių funkcinių medžiagų pavadinimu.

Vienai, dabar plačiai naudojamų, funkcinių medžiagų grupei priklauso medžiagos, generuojančios elektros įtampą, kai yra deformuojamos ir atvirkščiai – tokią medžiagą paveikus elektriniu lauku, ji deformuojasi. Tai – pjezoelektrinės medžiagų. Jos naudojamos ultragarsniuose prietaisuose, su garsu susijusiuose įrenginiuose, tokiuose kaip mikrofonai, garsiakalbiai ir daugelyje kitų mūsų kasdieninės veiklos prietaisų.

Medžiagos, kurios nagrinėjamos Hačaturiano ir Rao, vadinamos suskaidytais dviejų fazių nanostruktūriniais lydiniais (decomposed two-phase nanostructured alloys). Jie gaminami įkaitinant lydinius iki aukštos temperatūros, įterpiant nanodaleles ir atšaldant. Gaunama struktūra, kuri deformuojasi, kai medžiaga paveikiama spaudimo, o išoriniam poveikiui dingus, vėl grįžta į pradinę padėtį.

Nagrinėjama medžiagų klasė pasižymi ne tik didesniu jautrumu išoriniam poveikiui, bet jų reakcijos laipsnis į išorinį poveikį gali būti valdomas. Didesnis ar mažesnis pokytis ar gaunama jėga priklauso nuo mechaninio, elektrinio ar magnetinio poveikio dydžio.

Mokslininkai, remdamiesi savo skaičiavimais, planuoja atlikti tyrimus su realiomis medžiagomis.

Paveiksliuke pavaizduotos nanomedžiagos, įterptos į lydinį. Nanodalelių išlygiavimas medžiagoje keičiasi priklausomai nuo išorinio elektrinio ar magnetinio lauko poveikio.