Forskere opdager superelastisk formhukommelsesmateriale

UConn materialevidenskab og ingeniørforsker Seok-Woo Lee og hans kolleger har opdaget superelastiske formhukommelsesegenskaber i et materiale, der kan anvendes til brug som aktuator under de hårdeste forhold, såsom det ydre rum, og kan være den første i en helt ny klasse af formhukommelsesmaterialer.

Hvis du nogensinde har haft seler eller har briller, du er muligvis allerede kommet i kontakt med materialer med formhukommelse. Med applikationer i en bred vifte af forbrugerprodukter, såsom "uknuselige" stel til briller, og civile industrielle strukturer som broer, materialer med formhukommelsesegenskaber kan vende tilbage til deres oprindelige form ved magnetiske kræfter eller varme, selv efter at de er væsentligt deformeret.

Lee, hvem er Pratt &Whitney assisterende professor i materialevidenskab og teknik, studerede calciumjernarsenid, eller CaFe ₂ Som ₂ , som er en intermetallisk bedre kendt for sine nye superledende egenskaber. Da materialet almindeligvis bruges i høj temperatur superledere, omfattende forskning havde allerede undersøgt forbindelsens superledende og magnetiske egenskaber. Inspireret af tidligere forskning foretaget ved U.S. Department of Energy's Ames Laboratory af Paul Canfield om calciumjernarsenids elektroniske egenskaber, Lee satte sig for at måle materialets høje grad af tryk og belastningsfølsomhed til potentielle anvendelser som konstruktionsmateriale.

Arbejder med et team af kandidat- og bachelorstuderende på UConn og samarbejdspartnere på Ames Laboratory, Drexel Universitet, og Colorado State University, Lee opdagede, at CaFe ikke kun gjorde det ₂ Som ₂ udvise evnen til at "hoppe" tilbage i sin oprindelige form, det viste "kæmpe superelasticitet." Mens normale metallegeringer eller intermetallics genvinder 0,5 procent af formen før deformation, når komprimeringskraften er fjernet, Cafe ₂ Som ₂ genopretter mere end 13 procent.

Ud over krystalets store evne til at restituere, teamet så tegn på calciumjernarsenids ultrahøje styrke og betydelige træthedsbestandighed, hvilket ville garantere strukturel ydeevne og integritet, hvis det bruges som et konstruktionsmateriale. De bemærkede også en anden unik egenskab ved testning af CaFe ₂ Som ₂ ved ekstremt kolde temperaturer. Eksistensen af ​​formhukommelseseffekt blev bekræftet, når den blev testet ved temperaturer helt ned til 50 Kelvin, eller omkring -370 grader Fahrenheit. Dette kan føre til udvikling af teknologier, der ændrer form ved lave temperaturer til brug i dybe rumrejser.

Men Lee er mest spændt på, hvad disse opdagelser kan indikere om andre materialer i samme familie som calciumjernarsenid.

"Vores resultater kan anvendes på mere end 400 lignende materialer. Denne opdagelse åbner et helt nyt forskningsområde for superelastiske materialer, "Lee siger." Vi ser et stort potentiale for, at vores resultater kan anvendes af andre videnskabsfolk i fremtidig forskning og af industrien i udviklingen af ​​nye teknologier. "

Resultaterne blev offentliggjort i Naturkommunikation online den 20. oktober i et papir med titlen "Superelasticitet og kryogen lineær form hukommelseseffekter af CaFe ₂ Som ₂ . "