محققان با وارد کردن ۱۴ درصد وزنی از نانوذرات کاربید سیلیکون به درون ساختار منیزیم، موفق به ساخت محصولی بسیار مستحکم با پلاستیسیته بالا شدند.
تزریق «کاربیدسیلیکون» به «منیزیم» و تولید سبک‌ترین ساختار فلزی
یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه کالیفرنیا موفق به ارائه ساختار فلزی سبک با استحکام بالا شد که مقاومت ویژه و مدول یانگ بسیار بالایی دارد. در این ماده منیزیم درون نانوذرات کاربید سیلیکون وارد شده است. این ماده می‌تواند برای ساخت هواپیما، خودرو و فضاپیماها مورد استفاده قرار گیرد.
این گروه تحقیقاتی روشی یافتند که بتوان با استفاده از آن نانوذرات پایدار را درون ساختار فلزی وارد کرد. این روش قابلیت تولید انبوه داشته و می‌تواند مسیر تولید فلزات سبک با کارایی بالا را هموار کند.
ژاچونگ لی از محققان این پروژه می‌گوید: «تحقیقات نشان داده که می‌توان از نانوذرات برای تقویت ساختارهای مختلف استفاده کرد؛ بدون این که پلاستیسیته این ساختارها دچار مشکل شود. فلز منیزیم به دلیل سبک بودن گزینه مناسبی برای این کار است، اما تاکنون کسی نتوانسته نانوذرات سرامیکی را درون ساختار فلز گداخته قرار دهد. با ترکیب فیزیک و مهندسی مواد، ما توانستیم روشی برای بهبود خواص فلزات ارائه کنیم به طوری که نانوذرات برای تقویت این ساختارها مورد استفاده قرار گیرد.»
منیزیم دو سوم دانسیته آلومینوم را دارد و آلومینیم یکی از سبک‌ترین فلزات است. کاربید سیلیکون یک ماده سرامیکی بسیار رایج در صنعت است. این گروه تحقیقاتی موفق شدند ذرات کوچکتر از ۱۰۰ نانومتر از کاربید سیلیکون را وارد ساختار منیزیم کنند که با این کار استحکام، دوام، انعطاف‌پذیری و سختی ماده نهایی افزایش می‌یابد.
ماده به دست آمده رکورد استحکام را شکسته است. علاوه براین، این ماده پایداری بالایی در برابر دمای بالا دارد. این نانوذرات هم استحکام را افزایش داده‌اند و هم پلاستیسیته محصول نهایی را بهبود داده‌اند.
تجمع نانوذرات یکی از چالش‌های اصلی در این پروژه است. محققان برای حل این مشکل، نانوذرات را درون آلیاژ روی منیزیم وارد کردند. از آنجایی که انرژی سینتیکی ذرات عامل حرکت در این آلیاژ است، تجمع در آلیاژ اتفاق نمی‌افتد. این محققان ۱۴ درصد کاربید سیلیکون را درون ۸۶ درصد فلز منیزیم وارد کردند.
نتایج این پروژه در نشریه Nature منتشر شده است.
