کشف تصادفی ماده‌ای با انبساط حرارتی صفر از ۴ تا ۱۴۰۰ کلوین

دانشمندان موفق به ابداع ماده‌ای شده‌اند که با انبساط حرارتی صفر در محدوده چهار تا ۱۴۰۰ کلوین، کاربردهای بسیاری به خصوص در صنعت هوافضا دارد.

کد خبر: ۱۲۵۷۸۰۹

تاریخ: ۲۵ خرداد ۱۴۰۰ - ۱۱:۵۰

به گزارش خبرگزاری دانا و به نقل از آی‌ای، در طراحی یک فضاپیما یا هواپیما باید در نظر گرفت که گرمای شدید هنگام پرتاب و سرمای شدید فضا چگونه بر آن تأثیر می‌گذارد. در واقع، مواد کمی وجود دارند که بتوانند بدون تغییر شکل در برابر این تغییرات دمایی مقاومت کنند.

اکنون یک گروه از دانشمندان دانشگاه "نیو ساوث ولز"(UNSW) ماده‌ای را تولید کرده‌اند که انبساط حرارتی صفر را در محدوده چهار تا ۱۴۰۰ کلوین(منفی ۲۶۹ تا مثبت ۱۱۲۶ درجه سانتیگراد) نشان می‌دهد.

از این بهتر اینکه این ماده اغلب از عناصر موجود و در دسترس از جمله اسکاندیم، آلومینیوم، تنگستن و اکسیژن تشکیل شده است. از بین این عناصر، فقط اسکاندیم نادر و گران است و دانشمندان در حال حاضر به دنبال گزینه بهتری برای جایگزینی آن هستند.

"انبساط حرارتی"(Thermal expansion) تمایل ماده به تغییر در حجم در مقابل تغییر در دما است.

شاید بزرگترین نکته این کشف این باشد که کاملاً تصادفی صورت گرفته است.

"نیراج شارما" دانشیار UNSW گفت: ما در حال انجام آزمایشاتی با این مواد همراه با تحقیقات مبتنی بر باتری خود برای اهداف غیرمرتبط بودیم و به طور اتفاقی با این ویژگی خاص این ترکیب خاص روبرو شدیم.

اکنون "شارما" و همکارانش در تلاشند تا بفهمند که این ماده دقیقاً چگونه کار می‌کند. آنها حدس می‌زنند که شاید طول پیوندها، زوایا و موقعیت‌های اتم اکسیژن در هماهنگی با یکدیگر تغییر می‌کند تا حجم کلی سالم باقی بماند.

"شارما" می‌گوید: آیا این ویژگی مربوط به گسترش طول پیوندها است؟ آیا جابجایی اتم‌های اکسیژن است؟ یا آیا کل این چند وجهی در حال چرخش است؟ ما سه عامل داریم که با هم همبستگی دارند.

وی افزود: در این مرحله مشخص نیست که کدام یک از این عوامل در ایجاد این ویژگی ثبات در طیف وسیعی از دما موثر هستند. ما در حال بررسی بیشتر برای دریافت این سازوکار هستیم.

دانشمندان مواد جدید خود را "اورتورهومبیک" با نام کامل "orthorhombic Sc۱.۵Al۰.۵W۳O۱۲" نامیده‌اند و کاربردهای مختلفی از طراحی در صنعت هوا فضا گرفته تا دستگاه‌های الکترونیکی و حتی تجهیزات پزشکی را برای آن متصور هستند.

این مطالعه در مجله Chemistry of Materials منتشر شده است.