Ο νέος, ελαφρύς χάλυβας είναι φθηνός, αλλά ισχυρός
Τα ελαφρύτερα αυτοκίνητα και αεροπλάνα θα μπορούσαν να είναι στον ορίζοντα χάρη στην πρόοδο στην κατασκευή χάλυβα. Οι ερευνητές βρήκαν έναν τρόπο να ενισχύσουν το μέταλλο και να μειώσουν την πυκνότητά του—και χωρίς αύξηση του κόστους.
Η πρόοδος μπορεί να μεταφραστεί σε επιπλέον 1 μίλι ανά γαλόνι (2 λίτρα ανά χιλιόμετρο) σε μίλια βενζίνης για ένα τυπικό αυτοκίνητο, εκτιμά ο επιστήμονας υλικών Άλαν Ράσελ του Κρατικού Πανεπιστημίου της Αϊόβα στο Έιμς, ο οποίος δεν συμμετείχε στην εργασία. Αυτό δεν αρκεί για να κάνει τους οδηγούς να χοροπηδούν από χαρά στην αντλία βενζίνης, αλλά "είναι πραγματικά ένα πολύ σημαντικό επίτευγμα", λέει.
Η παραγωγή ισχυρών, ελαφρών υλικών είναι μια λεπτή πράξη εξισορρόπησης. Τα ελαφρύτερα υλικά τείνουν να είναι πιο αδύναμα και τα ισχυρότερα υλικά τείνουν να είναι πιο εύθραυστα. Το γυαλί, για παράδειγμα, είναι ισχυρό αλλά εύθραυστο:Μπορείτε να δοκιμάσετε να το λυγίσετε ή να το τεντώσετε με τα χέρια σας και δεν θα κουνηθεί, αλλά θα το πέσει στο πάτωμα και θα σπάσει.
Μια μέθοδος για να γίνει ο χάλυβας ελαφρύτερος είναι να προσθέσετε αλουμίνιο, ένα λιγότερο πυκνό μέταλλο. Στον χάλυβα, το αλουμίνιο σχηματίζει μια εξαιρετικά ισχυρή ένωση με τον σίδηρο. Αυτή η δύναμη είναι ένα πλεονέκτημα, αλλά η ένωση τείνει να διατάσσεται σε εύθραυστες ζώνες. Για να διασπείρουν την ένωση αλουμινίου και να κάνουν το μέταλλο λιγότερο εύθραυστο, οι ερευνητές με επικεφαλής τον επιστήμονα υλικών Hansoo Kim του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας Pohang στη Νότια Κορέα πρόσθεσαν νικέλιο, το οποίο έκανε την ένωση αλουμινίου να διαποτίσει το μέταλλο σε ομάδες μεγέθους νανομέτρων αντί για μακριές λωρίδες. . Τα σμήνη είναι πολύ μικρά για να προκαλέσουν την ανεπιθύμητη ευθραυστότητα, αλλά η αντοχή και η ελαφρότητα του αλουμινίου παραμένουν, αναφέρουν οι ερευνητές στο διαδίκτυο σήμερα στο Nature . Οι ερευνητές εξέτασαν τον χάλυβα τους με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο για να επιβεβαιώσουν ότι είχαν σχηματιστεί οι συστάδες αλουμινίου. Στη συνέχεια, δοκίμασαν το μέταλλο εφαρμόζοντας τάση και διαπίστωσαν ότι ήταν ισχυρότερο και λιγότερο εύθραυστο από τον συμβατικό χάλυβα.
Ο νέος χάλυβας είναι μια «ενδιαφέρουσα και νέα εξέλιξη» που έχει πολλές πιθανότητες να υιοθετηθεί τελικά από τη βιομηχανία, λέει ο μεταλλουργός P. Chris Pistorius του Πανεπιστημίου Carnegie Mellon στο Πίτσμπουργκ της Πενσυλβάνια. Αλλά δεν είναι ένα δραματικό άλμα προς τα εμπρός, λέει. "Αυτό είναι μια πολύ σημαντική αύξηση, αλλά βασίζεται σε όσα γνωρίζουμε για το πώς λειτουργούν οι χάλυβες."
Εκεί που πραγματικά λάμπει το νέο μέταλλο είναι το κόστος του. Άλλα ελαφριά, ισχυρά μέταλλα όπως τα κράματα τιτανίου είναι πολύ ακριβά για να χρησιμοποιηθούν σε επιβατικά οχήματα. Η χαμηλή τιμή των μετάλλων που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή του νέου χάλυβα σημαίνει ότι η τιμή θα είναι πιο κοντά σε αυτή του τυπικού χάλυβα, λέει ο Russell, έτσι ώστε οι αυτοκινητοβιομηχανίες να μπορούν να το χρησιμοποιήσουν για να ελαφρύνουν τα φορτία τους χωρίς να αυξάνουν το κόστος. "Αυτό είναι το είδος του πράγματος που κάνει τους μηχανικούς να βγάζουν ελεύθερα σάλια", λέει ο Russell. "Τους αρέσει αυτό το είδος βελτίωσης."
