Sulla rivista Science, sono stati pubblicati i dettagli della scoperta di una lega metallica di cromo, cobalto e nichel (CrCoNi) che ha stupito gli scienziati grazie alle sue proprietà. Il materiale è straordinariamente robusto, il che significa che resiste alla deformazione permanente, e allo stesso tempo rimane estremamente duttile, il che significa che è altamente malleabile. Insieme, queste due proprietà costituiscono la misura della tenacità e CrCoNi è di gran lunga il materiale più resistente sulla Terra.
CrCoNi fa parte della famiglia delle leghe ad alta entropia (HEA), materiali in cui le proporzioni degli elementi sono più o meno le stesse. Questi HEA tendono ad avere una grande tenacità, ma sono stati difficili da testare nelle condizioni più estreme, tuttavia ora la tecnologia è maturata abbastanza per poter esaminare al meglio i materiali, e i ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) e dell’Oak Ridge National Laboratory (ORNL), hanno scoperto che il CrCoNi diventa sorprendentemente più duro quanto più fa freddo.
“Quando si progettano materiali strutturali, si desidera che siano forti ma anche duttili e resistenti alla frattura. In genere, è un compromesso tra queste proprietà. Ma questo materiale è entrambe le cose, e invece di diventare fragile alle basse temperature, diventa più duro.”
ha affermato in una dichiarazione il co-responsabile del progetto Easo George, dell’ORNL e dell’Università del Tennessee.
Come è stato scoperto il CrCoNi
Il team ha iniziato a lavorare su CrCoNi e un’altra lega con manganese e ferro extra (CrMnFeCoNi) quasi dieci anni fa, e in questo lasso di tempo sono stati in grado di spingere i campioni a temperature di azoto liquido, il che ha rivelato che i materiali erano piuttosto grandi, tuttavia al team ci sono voluti anni per poterli testare in condizioni più estreme. CrMnFeCoNi ha funzionato bene, ma CrCoNi è stato eccezionale.
“La tenacità di questo materiale vicino alle temperature dell’elio liquido (20 [gradi] Kelvin, -424 [gradi] Fahrenheit] raggiunge i 500 megapascal metri quadrati. Nelle stesse unità, la tenacità di un pezzo di silicio è una, la la struttura in alluminio negli aeroplani passeggeri è di circa 35 e la tenacità di alcuni dei migliori acciai è di circa 100. Quindi, 500, è un numero sbalorditivo”
ha aggiunto il co-leader della ricerca Robert Ritchie, uno scienziato senior della facoltà presso la divisione di scienze dei materiali del Berkeley Lab e Chua Professor of Engineering presso l’Università della California, Berkeley.
Il materiale esibisce comportamenti sotto deformazione che creano una “sequenza magica” di interazioni che forniscono prima malleabilità e poi resistenza. All’inizio la sua struttura è molto semplice, solo grani, ma una volta deformata si evolve in qualcosa di molto complicato che la rende resistente alle fratture.
Il materiale è ora in fase di sviluppo per diverse applicazioni, ma a causa del costo per crearlo, i ricercatori attualmente lo considerano un buon candidato per ambienti estremi come lo spazio profondo.
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