Πρωτοποριακό κεραμικό υλικό μπορεί να λυγίσει όπως το μέταλλο

Πρωτοποριακό κεραμικό υλικό μπορεί να λυγίσει όπως το μέταλλο

Η πλαστικότητα και η αντοχή θεωρούνταν παραδοσιακά ως αντίθετες ιδιότητες για τα κεραμικά. Η βελτίωση του ενός, συνήθως σήμαινε επιδείνωση του άλλου. Κινέζοι επιστήμονες ανέπτυξαν υλικό το οποίο θα μπορούσε να βελτιώσει την απόδοση των κινητήρων και να βοηθήσει στη δημιουργία καλύτερων τεχνητών αρθρώσεων. Το νέο υλικό επιδεικνύει τη σκληρότητα του κεραμικού και την αντοχή στην κάμψη του μετάλλου.

Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR. 

Σύμφωνα με τον επιστήμονα υλικών Chen Kexin που ήταν επικεφαλής της έρευνας, αυτό είναι το πρώτο παράδειγμα υλικού που διαθέτει και τις δύο ιδιότητες ταυτόχρονα σε ικανοποιητικό βαθμό. Ο Chen πιστεύει ότι αυτό το κεραμικό μπορεί να φέρει «τεχνολογική επανάσταση σε πολλές βιομηχανίες».

Μαζί με τους συναδέλφους του, ο Chen δημοσίευσε τα ευρήματα της μελέτης στο περιοδικό Science στις 27 Οκτωβρίου 2022. Σε ένα συμπληρωματικό επιστημονικό άρθρο που δημοσιεύτηκε στο ίδιο τεύχος του Science, η Erkka Frankberg του Πανεπιστημίου του Tampere είπε ότι αυτή η ανακάλυψη «μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα ελαφριά υλικά με εξαιρετική αντοχή, καλύτερα ακόμα και από τα καλύτερα μεταλλικά κράματα που είναι διαθέσιμα σήμερα».

Το υλικό κατασκευάστηκε από τους ερευνητές με τη χρήση νιτριδίου του πυριτίου «για την παραγωγή νανοπυλώνων που περιείχαν δύο είδη κρυσταλλικής δομής». Κατά την εφαρμογή εξωτερικής δύναμης, ο ένας τύπος κρυσταλλικής δομής μπορεί να μετατραπεί στον άλλο, επιτρέποντας στο υλικό να καμφθεί, ενώ παράλληλα διατηρεί την ικανότητα του να επιστρέψει στο αρχικό του σχήμα.

Οι ερευνητές θεωρούν ότι το νέο αυτό υλικό μπορεί να έχει πληθώρα χρήσεων, από την κατασκευή κινητήρων για εφαρμογές αεροδιαστημικής μέχρι τεχνητές αρθρώσεις.

Όσον αφορά στην περίπτωση των κινητήρων, τα κεραμικά υλικά διαθέτουν αντοχή, ενώ έχουν μικρό βάρος και μπορούν να αντέξουν σε υψηλές θερμοκρασίες. Κινητήρες κατασκευασμένοι από αυτό το ευλύγιστο κεραμικό θα μπορούσαν να λειτουργούν σε πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες σε σχέση με τους κινητήρες που χρησιμοποιούν μεταλλικά κράματα, και μάλιστα, με πολύ καλύτερη απόδοση καυσίμου.

Ένας κινητήρας κατασκευασμένος από ένα ανάλογο κεραμικό υλικό θα ήταν ελαφρύτερος από έναν κινητήρα που χρησιμοποιεί μεταλλικά κράματα, επιτρέποντας σαφώς μεγαλύτερη επιτάχυνση του οχήματος. Επιπλέον, η μείωση του βάρους του κινητήρα μείωνει την καταπόνηση και άλλων εξαρτημάτων.

Το υλικό θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί σε κινητήρες επιβατικών οχημάτων. Επειδή τα κεραμικά υλικά έχουν μεγαλύτερη θερμική αντοχή από τα μεταλλικά κράματα, ένας κινητήρας φτιαγμένος από κεραμικό θα μπορούσε να συνδυαστεί με ένα μικρότερο ψυγείο. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες καύσης ενός κεραμικού κινητήρα θα μπορούσαν να έχουν ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη ροπή και μικρότερες εκπομπές επιβλαβών αερίων.

Τα κεραμικά υλικά που βασίζονται στο νιτρίδιο του πυριτίου έχουν μικρό βάρος, είναι βιοσυμβατά και αντιβακτηριδιακά, ιδιότητες που τα καθιστούν πιθανή εναλλακτική λύση για υλικά τεχνητών αρθρώσεων. Οι περισσότερες τεχνητές αρθρώσεις κατασκευάζονται από μέταλλα και πρέπει να αντικαθίστανται κάθε 10 χρόνια, μία κοστοβόρα και επίπονη για τους ασθενείς διαδικασία.

«Οι τεχνητές κεραμικές αρθρώσεις θα μπορούσαν να αντέξουν για μία ζωή μετά την εμφύτευση τους», υποστηρίζει ο Chen.

Με πληροφορίες από indiatimes.com

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR
foolwo rawmathub.gr on Google News
Image

Έγκυρη ενημέρωση για την αξιακή αλυσίδα των raw materials

NEWSLETTER