Νέο υλικό που θα μπορούσε να μεταμορφώσει την αεροδιαστημική βιομηχανία - Πιθανές εφαρμογές πέρα από την ατμόσφαιρα (farmingdale-observer)
Ο τομέας της μεταλλουργίας έχει γνωρίσει μια πρωτοποριακή πρόοδο με την ανάπτυξη ενός επαναστατικού κράματος που ισχυρίζεται ότι είναι 10.000 φορές πιο ανθεκτικό στη φθορά από τον συμβατικό ανοξείδωτο χάλυβα.
Όπως αποκαλύπτει το farmingdale-observer.com, αυτή η αξιοσημείωτη καινοτομία θα μπορούσε να μεταμορφώσει την αεροδιαστημική βιομηχανία παρέχοντας υλικά ικανά να αντέχουν σε ακραίες συνθήκες με πρωτοφανή ανθεκτικότητα.
Ακόμη αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς τη δημιουργία πιο ανθεκτικών, αξιόπιστων και αποδοτικών αεροδιαστημικών τεχνολογιών.
Ο ανοξείδωτος χάλυβας γίνεται υλικό αεροδιαστημικής ποιότητας
Η κόπωση των μετάλλων παραμένει μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στις εφαρμογές μηχανικής, ιδιαίτερα σε απαιτητικά περιβάλλοντα όπως η αεροδιαστημική.
Όταν υποβάλλονται σε επαναλαμβανόμενους κύκλους καταπόνησης, τα συμβατικά μέταλλα χάνουν σταδιακά τη δομική τους ακεραιότητα, οδηγώντας τελικά σε αστοχία. Αυτή η αδυναμία έχει ωθήσει τους ερευνητές να αναπτύξουν καινοτόμες λύσεις για την ενίσχυση της ανθεκτικότητας των μετάλλων.
Μια προσπάθεια του καθηγητή Lei Lu από το Ινστιτούτο Έρευνας Μετάλλων της Κινεζικής Ακαδημίας και του καθηγητή Ting Zhu από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Τζόρτζια έχει αποφέρει εκπληκτικά αποτελέσματα.
Η έρευνά τους επικεντρώθηκε στον τυπικό ωστενιτικό ανοξείδωτο χάλυβα 304, ένα υλικό που χρησιμοποιείται συνήθως, το οποίο έχουν μετασχηματίσει ριζικά σε μοριακό επίπεδο.
Η ομάδα αντιμετώπισε το φαινόμενο που είναι γνωστό ως «κυκλική καστάνια». Πρόκειται για σοβαρή μορφή φθοράς που προκύπτει από την άνιση επανάληψη τάσεων που προκαλεί μη αναστρέψιμη παραμόρφωση μετάλλου.
Αυτός ο τύπος μηχανισμού αστοχίας αποτελεί εδώ και καιρό την πληγή της αεροδιαστημικής μηχανικής, όπου η αξιοπιστία των εξαρτημάτων είναι πρωταρχικής σημασίας. Η προσέγγισή τους περιελάμβανε τη δημιουργία με ακρίβεια οργανωμένων κυψελών εξάρθρωσης μέσα στη δομή του μετάλλου.
Αυτά τα πρωτοποριακά υλικά αντιπροσωπεύουν μόνο έναν τομέα όπου οι Κινέζοι ερευνητές σημειώνουν σημαντικές τεχνολογικές προόδους. 
Δομή που αποτρέπει συσσώρευση παραμορφώσεων
Το μυστικό πίσω από αυτό το υπερανθεκτικό υλικό έγκειται στη μοναδική υπομικροσκοπική δομή του.
Υποβάλλοντας το μέταλλο σε συγκεκριμένες διαδικασίες στρέψης, οι ερευνητές κατασκεύασαν μια χωρικά διαβαθμισμένη δομή εξάρθρωσης που σχηματίζει ένα τρισδιάστατο τοίχωμα απορρόφησης κραδασμών σε κλίμακα υπομικρού.
Αυτή η εξειδικευμένη δομή ενισχύει σημαντικά την αντίσταση του μετάλλου σε εξωτερικές δυνάμεις.
Η εξαιρετικά λεπτή δομή, με μέγεθος μικρότερο από 10 νανόμετρα, επιβραδύνει αποτελεσματικά την κίνηση των εξάρσεων και αποτρέπει τη συσσώρευση παραμορφώσεων.
Το τεχνολογικό επίτευγμα είναι παράλληλο με τις εξελίξεις σε άλλους τομείς όπου η Κίνα κερδίζει γρήγορα έδαφος, συμπεριλαμβανομένης της τεχνολογίας υπολογιστών.
Πιθανές εφαρμογές πέρα από την ατμόσφαιρα
Ενώ αναπτύχθηκε με γνώμονα τις αεροδιαστημικές εφαρμογές, αυτό το εξαιρετικό κράμα δείχνει πολλά υποσχόμενο για πολλά περιβάλλοντα υψηλής καταπόνησης. Οι ερευνητές προβλέπουν εφαρμογές στην κατασκευή υποβρύχιων αγωγών, στην κατασκευή διαστημοπλοίων και σε άλλα σενάρια ακραίων συνθηκών όπου η αστοχία υλικού δεν αποτελεί επιλογή.
Οι βελτιωμένες ιδιότητες αυτού του υπερανθεκτικού υλικού θα μπορούσαν να φέρουν επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο οι μηχανικοί προσεγγίζουν τις προκλήσεις σχεδιασμού στην αεροδιαστημική.
Τα εξαρτήματα θα μπορούσαν να γίνουν ελαφρύτερα μειώνοντας ενδεχομένως την κατανάλωση καυσίμου και αυξάνοντας τη χωρητικότητα ωφέλιμου φορτίου για διαστημικές αποστολές.
Ο καθηγητής Lu τονίζει ότι αυτή η τεχνολογία «υπόσχεται να διαδραματίσει βασικό ρόλο στη διασφάλιση της μακράς διάρκειας ζωής και της υψηλής αξιοπιστίας των κρίσιμων εξαρτημάτων που λειτουργούν σε ακραία περιβάλλοντα όπως η αεροδιαστημική».
Η ικανότητα αντοχής στην κυκλική καταπόνηση χωρίς σημαντική παραμόρφωση καθιστά αυτό το υλικό ιδανικό για εξαρτήματα που υπόκεινται σε κραδασμούς, αλλαγές πίεσης και διακυμάνσεις θερμοκρασίας, δηλ. σε συνθήκες που συναντώνται στις αεροδιαστημικές εφαρμογές.
Το μέλλον της εξερεύνησης του διαστήματος μπορεί κάλλιστα να εξαρτηθεί από τέτοιες εξελίξεις στα θεμελιώδη υλικά, επιτρέποντας αποστολές που προηγουμένως θεωρούνταν πολύ επικίνδυνες ή τεχνικά ανέφικτες λόγω περιορισμών στα υλικά.
www.worldenergynews.gr
