Створено надміцний і легкий конструкційний матеріал

Зліва - деформований зразок чистого металу. Праворуч - композит з магнію з наночастинками карбіду кремнію. Стовпчики в центрі мають поперечник близько 4 мкм.

Технологію отримання конструкційного матеріалу з унікальними властивостями вдалося розробити співробітникам Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі разом з колегами з інших університетів США. Композит на основі магнію володіє високими значеннями питомої міцності і пружності. Отриманий матеріал може використовуватися для створення літаків, космічних апаратів, автомобілів, а також мобільної електроніки та біомедичних пристроїв.

Як можливий спосіб збільшення міцності металів протягом тривалого часу розглядається метод впровадження керамічних частинок. Однак додавання керамічних частинок мікроскопічного масштабу призводить до втрати пластичності та оброблюваності.

Водночас використання наночастинок, навпаки, дозволяє покращувати міцнісні показники при збереженні або навіть поліпшенні пластичності металу. Однак наномасштабні керамічні частинки мають тенденцію злипатися замість того, щоб розподілятися за розходом рівномірно.

Дослідницька група, яку очолив Сяочунь Лі (Xiaochun Li), змогла знайти спосіб розсіювати і стабілізувати наночастинки в розплавлених металах. Нею також був розроблений масштабований метод виробництва, який може відкрити дорогу виробництву більш легких матеріалів з поліпшеними характеристиками.

Щоб перешкодити злипанню керамічних наночастинок, вчені направляли їх у розплавлений магнієво-цинковий сплав. Відсутність зліпання і стабілізація розсіювання залежали від кінетичної енергії частинок.

Металокерамічний нанокомпозит містить значну частку керамічних наночастинок карбіду кремнію розміром менше 100 нм - 14% обсягу; решта 86% становить магній - метал у півтора рази легше алюмінію. Дослідники підкреслюють, що магній - широко поширений ресурс і зростання обсягів його використання не завдасть шкоди навколишньому середовищу.

Новий матеріал демонструє рекордні рівні питомої міцності (відносини межі міцності на розрив до щільності) і питомої упругості (ставлення модуля Юнга до щільності). Його також характеризує чудова стабільність при високих температурах.