Әдетте қорытпаларды әзірлеу кезінде зерттеушілер материалдардың беріктігі мен пластиктігі арасындағы тепе-теңдікті табу қажеттілігіне тап болады. Әсіресе төмен температураларда пластиктікті сақтау қиын, бірақ ғалымдар бұл мәселені шешудің жолын тапты.

Суықта металдардың морттығы мәселесі

Ғарыш жағдайында температура -270°C-қа дейін төмендеуі мүмкін, ал Жерде материалдар кванттық технологияларды, асқынөткізгіштерді және биологиялық үлгілерді сақтау кезінде қатты салқындатуға ұшырайды. Мұндай экстремалды жағдайларда металдардың көпшілігі беріктігін сақтайды, бірақ морт болып қалады — олар жүктемеге төтеп береді, бірақ созылуға, иілуге немесе пішінін өзгертуге қабілетсіз болады.

Пластиктік — морттыққа қарама-қарсы қасиет, яғни материалдың созылуға төтеп беру қабілеті. Мысалы, алтын жоғары пластиктікке ие, сондықтан оны өте жұқа табақтарға немесе сымға созуға болады.

Қорытпаларды жасаудың жаңа тәсілі

Жақында жүргізілген зерттеуде физиктер кобальт, никель және ванадий негізіндегі қорытпаны жасап, оның төмен температураларда да беріктігі мен пластиктігін сақтай алатынын көрсетті. Бұл процестің егжей-тегжейлері Nature журналында жарияланды.

Дәстүрлі қорытпаларды қатайту әдістері қатты суықта қолданылатын материалдар үшін айтарлықтай нәтиже бермеді. Зерттеушілер металдық қорытпаларды жобалаудың жаңа тәсілін ұсынды, онда материал ішінде екі түрлі реттелген атомдық құрылым түзіледі: біреуі химиялық жолмен, екіншісі механикалық жолмен пайда болады.

Химиялық жолмен түзілген құрылымдар «субнанометрлік жақын реттілік» деп аталады. Олар температураның әсерінен пайда болатын ұсақ реттелген атомдар аралшықтары сияқты көрінеді. Механикалық жолмен түзілген құрылым — бұл нанометрлік алыс реттілік. Осы құрылымдардың үйлесімі қорытпа ішіндегі атомдардың бірнеше масштабта өздігінен ұйымдасуына мүмкіндік береді.

Нәтижелері мен қолдану перспективалары

Эксперименттер нәтижесінде кобальт, никель және ванадий негізіндегі қорытпа алынды, ол -186°C (87 Кельвин) температураға дейін ерекше берік және тұтқыр болып қала береді. Ғалымдардың пікірінше, бұл жаңалық ең алдымен аэроғарыш саласында, сондай-ақ Жердегі басқа да салаларда қолданыс табады.

Жаңа материал ғарыш аппараттарын берік етуге және сенімді инфрақұрылым — сұйытылған табиғи газды сақтауға арналған құбырлар мен резервуарлар жасауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, мақалада сипатталған материалдарды жобалау тәсілі басқа қорытпа түрлеріне де қолданылуы мүмкін.

«Біздің нәтижелеріміз күрделі қорытпалардың механикалық қасиеттеріне дуплексті химиялық реттіліктің әсерін көрсетеді және осы күйлерді басқару арқылы криогендік қолдануларға арналған сипаттамаларды жақсартуға бағыт береді», — деп атап өтті зерттеу авторларының бірі Шань-Дун Ту (Shan-Tung Tu).