Un nuovo materiale potrebbe trovare applicazioni nei componenti aerospaziali e negli impianti medici
Un team di ricerca australiano ha creato il materiale più stabile di sempre alla temperatura. Questo nuovo materiale a espansione termica zero (ZTE) composto da scandio, alluminio, tungsteno e ossigeno non ha subito variazioni di volume ad alcuno sbalzo di temperatura dai 4 ai 1400 gradi Kelvin (dai -269 ai +1126 °C, dai -452 ai +2059 °F).
È una gamma di temperature più ampia, dicono gli scienziati dell’Università del New South Wales (UNSW), rispetto a qualsiasi altro materiale scoperto fino ad oggi.
Potrebbe rendere l’ortorombica Sc 1,5 Al 0,5 W 3 O 12 (questo il suo nome. Resta subito in mente, vero?) Uno strumento molto utile per chiunque progetti cose che debbano funzionare in ambienti con una estrema escursione di temperatura.
Un salto nello spazio, a qualsiasi temperatura
Esempi di dove questo potrebbe tornare utile includono cose come la progettazione aerospaziale, in cui i componenti sono esposti a freddo estremo nello spazio e calore estremo al momento del lancio o del rientro.
Questo nuovo materiale mantiene esattamente lo stesso volume da una temperatura vicina allo zero assoluto fino a quella che si può riscontrare sull’ala di un aereo ipersonico che viaggia a Mach 5.
Altre applicazioni possibili quelle in campo medico: lì la temperatura non varia enormemente, ma basta anche un piccolo sbalzo a provocare problemi critici.
La scoperta del materiale “invulnerabile” alla temperatura? Per puro caso
“Stavamo conducendo esperimenti con questi materiali in una ricerca sulle batterie, per scopi differenti, e casualmente ci siamo imbattuti in una singolare proprietà di questa particolare composizione”, afferma il professore associato Neeraj Sharma.
A livello molecolare, i materiali di solito si espandono perché un aumento della temperatura porta direttamente ad un aumento della lunghezza dei legami atomici tra gli elementi. A volte provoca anche la rotazione degli atomi, portando a strutture più spaziose che influiscono sul volume complessivo.
Non con questa roba.
Il team ha osservato il comportamento di questo materiale attraverso un enorme spettro di temperatura, notando “solo minuscoli cambiamenti nei legami, nella posizione degli atomi di ossigeno e nelle rotazioni delle disposizioni degli atomi”.
I ricercatori stanno cercando ora di comprendere l’esatto meccanismo alla base di questa estrema resistenza alla temperatura.
Prossimi step
“Quale parte agisce e a quale temperatura? Questa è la prossima domanda”, dice Sharma. che aggiunge, “lo scandio è più raro e più costoso, ma stiamo sperimentando altri elementi che potrebbero sostituirlo conservando la stessa stabilità”.
Scandio a parte, gli altri elementi sono ampiamente disponibili. Questo materiale prodigioso con la temperatura non dovrebbe perciò presentare ostacoli alla produzione su larga scala.
Il paper è disponibile presso la rivista Chemistry of Materials (leggetelo qui) e il video qui sotto vi dà una panoramica del materiale.
