Los nuevos materiales avanzados muestran una estabilidad extraordinaria en una amplia gama de temperaturas.

Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur han encontrado un material inusual que no se expande ni contrae en un rango de temperatura extremadamente amplio y puede ser uno de los materiales más estables conocidos.


Utilizando instrumentos del Sincrotrón ANSTO de Australia y el Centro de Dispersión de Neutrones de Australia, así como otras técnicas, el equipo dirigido por UNSW A / Profesor Neeraj Sharma, ARC Future Fellow, mostró que el material de expansión térmica cero hecho de escandio, aluminio, tungsteno y oxígeno no cambió de tamaño de 4 a 1400 K (-269 a 1126 grados Celsius).

Su investigación publicada en química material, confirmó la estabilidad estructural de Sc1,5a0,5 litrosW3a12 Con solo cambios sutiles en los enlaces, la posición de los átomos de oxígeno y la rotación de las disposiciones de los átomos.

Los materiales de expansión cero se utilizan en herramientas mecánicas de alta precisión, mecanismos de control, componentes aeroespaciales e implantes médicos, para entornos donde la estabilidad a diferentes temperaturas es crítica.

Debido a la síntesis relativamente simple del material y la buena disponibilidad de alúmina y óxido de tungsteno, es factible la fabricación a gran escala.

“Hemos estado experimentando con estos materiales junto con nuestra investigación basada en baterías, para propósitos no relacionados, y encontramos esta propiedad única de esta estructura en particular”, dijo Sharma.

En el Centro Australiano de Dispersión de Neutrones se llevaron a cabo amplias mediciones de la dispersión de neutrones.

“Echidna es excelente para definir la estructura, especialmente en términos de detallar los elementos más ligeros”, dijo la Dra. Helen Maynard-Casely, científica de instrumentación senior, quien ayudó con las mediciones en el difractómetro de polvo de alta resolución de Echidna.

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“Curiosamente, los experimentos indican que los desplazamientos atómicos exactos y los procesos de modificación se realizan de forma cooperativa”, añadió.

“Los movimientos y rotaciones de átomos y radios son bastante normales, pero este comportamiento coherente fue completamente inesperado”, dijo Maynard-Casley.

Los datos cristalográficos de los experimentos de difracción reflejan una combinación de distorsiones sutiles pero observables de poliedros, longitudes de enlace, ángulos y átomos de oxígeno que permiten que el material absorba los cambios de temperatura.

“¿Son las longitudes de los enlaces las que se expanden? ¿Es el desplazamiento de los átomos de oxígeno? ¿O está girando todo el poliedro? Tenemos tres factores interrelacionados”.

“En este punto, no está claro si uno o todos estos factores contribuyentes son responsables de la estabilidad en diferentes rangos de temperatura, y estamos investigando más para tratar de aislar el mecanismo”, dijo Sharma.

Sin embargo, los investigadores señalan que debido a que esta estructura física específica exhibió esta propiedad, factores distintos al radio atómico podrían desempeñar un papel, como un comportamiento cristalográfico o dinámico más complejo.

Las investigaciones sobre otras formas de material de interés en la línea de luz de difracción de polvo del sincrotrón australiano se llevaron a cabo con la ayuda del científico jefe de instrumentación, la Dra. Helen Brand. Las proporciones ligeramente diferentes de los elementos no mostraron una expansión térmica cero.

Actualmente el grupo emprende inflexibles dispersión de neutrones Mediciones en el Accelerator Science Center en esta configuración.


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más información:
Junnan Liu y col., Sc1,5a0,5 litrosW3a12 Presenta expansión térmica cero entre 4 y 1400 K, química material (2021). DOI: 10.1021 / acs.chemmater.1c01007

La frase: Los nuevos materiales avanzados muestran una estabilidad excepcional en un amplio rango de temperaturas (2021, 14 de junio). Obtenido el 14 de junio de 2021 de https://phys.org/news/2021-06-advanced-material-extraordinary-stability-wide. Html

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