Разрабатываются перспективные земные материалы на основе невесомости

Исследователи решили использовать космическую невесомость, чтобы создать более прочные материалы.

Воспользоваться свойствами среды, в которой отсутствует гравитация, исследователи пытались и ранее, испытывая влияние друг на друга жидких и твердых тел, а также анализируя, как меняется физика этих тел в невесомости.

На сей раз ученых заинтересовали структурные сплавы. Звучит незнакомо, хотя используются они много где, от крыльев самолетов до газопровода. Такие сплавы производятся в процессе отвердевания, подобном тому, когда формируются кубики льда.

«Отвердевание вокруг нас происходит как естественно, в виде кристаллизации снежинок в атмосфере, так и искусственно, в ходе технологических процессов изготовления множества материалов, от больших кремниевых кристаллов, используемых для солнечных панелей, до почти любого искусственного объекта или структуры, которой приходится сопротивляться большим нагрузкам — например, лопасти турбины», сказал профессор Алан Карма из Северо-восточного университета.

Переход структурного сплава из жидкого в твердое состояние морфологически нестабилен, а это значит, что интерфейс между твердым и жидким телом развивается от плоской морфологии до неплоской клеточной структуры в ходе отвердевания. То есть та же нестабильность ответственна за разветвленную форму снежинок.

Что случится, если из уравнения исключить силу тяжести? Ученые уверяют, что, наблюдая процесс отвердевания в условиях микрогравитации, на МКС, удалось понять, как развивается эта морфологическая нестабильность в трех измерениях, формируя структуру материалов в микронном масштабе.

«Без силы тяжести нет и силы плавучести, которая могла бы смешать атомные элементы в расплаве потоком жидкости», сказал профессор Карма. „В итоге отвердевание создает уникальные, более организованные структуры, которые нельзя наблюдать на Земле. Понимание того, как эти структуры формируются в космосе, поможет нам создавать более легкие и прочные материалы в земных условиях“.

Результаты опубликованы в издании Physical Review Letters.

30.05.2013