Wetenschappers van de Pohang Universiteit voor Wetenschap en Technologie (POSTECH) hebben een grote doorbraak bereikt op het gebied van de materiaalkunde en hebben een nieuwe, op nikkel gebaseerde legering met hoge entropie (HEA) ontwikkeld. De legering kan zijn sterkte en flexibiliteit behouden bij temperaturen variërend van extreem koud -196°C tot hoge temperaturen tot 600°C.
Wetenschappers van de Pohang Universiteit voor Wetenschap en Technologie (POSTECH) hebben een grote doorbraak bereikt op het gebied van de materiaalkunde en hebben een nieuwe, op nikkel gebaseerde legering met hoge entropie (HEA) ontwikkeld. De legering kan zijn sterkte en flexibiliteit behouden bij temperaturen variërend van extreem koud -196°C tot hoge temperaturen tot 600°C.
Simpel gezegd is de legering vrijwel inflexibel, waardoor het een ideaal materiaal is voor omgevingen met extreme temperatuurschommelingen. Professor Hyoung Seop Kim van meerdere afdelingen van de Pohang Universiteit voor Wetenschap en Technologie (POSTECH) leidde het onderzoek. De onderzoeksresultaten werden gepubliceerd in Materials Research Letters en trokken de aandacht van industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart en de auto-industrie.
De meeste metalen falen wanneer ze worden blootgesteld aan ernstige temperatuurschommelingen. Metalen voorwerpen voelen bijvoorbeeld koud aan in de winter en warm in de zomer. Dit maakt traditionele metalen minder betrouwbaar wanneer de temperatuur snel of drastisch verandert. Om dit probleem op te lossen, introduceerde het team van de Pohang University of Science and Technology het concept van "Hyperadaptor" en ontwikkelde op basis hiervan deze nieuwe legering.
Legeringen met een hoge entropie (HEA) presteren consistent bij alle temperaturen dankzij de aanwezigheid van L1₂-precipitaten op nanoschaal. Deze deeltjes zijn gelijkmatig verdeeld over de legering, waardoor de sterkte wordt vergroot door vervorming te voorkomen. Tegelijkertijd past de structuur van de legering zich aan spanning aan, waardoor deze ongeacht de temperatuur betrouwbaar blijft.
In tegenstelling tot gewone legeringen, die meestal uit één hoofdelement worden gemaakt, worden legeringen met hoge entropie (HEA) gemaakt uit een mengsel van vijf of meer elementen in vrijwel gelijke hoeveelheden. Deze unieke combinatie resulteert in een zeer willekeurige rangschikking van atomen, bekend als hoge configuratie-entropie. Deze structuur geeft HEA superieure eigenschappen zoals duurzaamheid, flexibiliteit, slijtvastheid en hittebestendigheid. Vanwege deze eigenschappen worden HEA's op grote schaal gebruikt in veeleisende sectoren zoals de lucht- en ruimtevaart-, automobiel- en nucleaire industrie.
De nieuwe legering kan worden gebruikt in gebieden die worden blootgesteld aan plotselinge temperatuurschommelingen, zoals motoren, uitlaatsystemen, turbines en leidingen. Het vermogen om de sterkte en betrouwbaarheid onder extreme omstandigheden te behouden, kan de veiligheid en efficiëntie in deze kritische toepassingen verbeteren.
"Onze HEA doorbreekt de beperkingen van bestaande legeringen en creëert een nieuwe klasse temperatuurongevoelige materialen", aldus professor Kim. "Het Hyperadaptor-concept vertegenwoordigt een doorbraak in de ontwikkeling van materialen van de volgende generatie die zelfs onder extreme omstandigheden stabiel mechanisch gedrag behouden."
De ontdekking zou kunnen helpen betere materialen te creëren die betrouwbaar werken in zware omstandigheden en de basissysteemprestaties kunnen verbeteren.