This post is also available in:
English (אנגלית)
מטוס משנה צורה עשוי להיות טכנולוגיה בהישג יד הודות לסגסוגת חדשה פורצת דרך שפותחה על ידי חוקרים במכון הלאומי למדע חומרים (NIMS) ביפן. החומר החדשני הזה, העשוי מסגסוגת טיטניום-ניקל, הוכיח את היכולת להימתח עד פי 20 מהאורך המקורי שלו תוך שמירה על חוזק יוצא דופן, מה שעשוי להיות מהפכני עבור טכנולוגיית התעופה והחלל.
באופן מסורתי, החלום של יצירת כלי טיס משנה צורה נשבר לאור האתגר של איזון גמישות עם חוזק. כדי שהמטוס ישנה את צורתו, הוא זקוק לחומר שיכול להתעוות ולחזור לצורתו המקורית מבלי להתפשר על שלמותו המבנית. השגת איזון זה היה קשה, כי חומרים גמישים מאוד לעתים קרובות חסרים את הכוח הנדרש כדי לעמוד בלחצים של טיסה, ולהיפך.
סגסוגת טיטניום-ניקל שפותחה על ידי הצוות ב-NIMS מציגה פתרון מבטיח לדילמה זו. סגסוגת זו ייחודית משום שהיא משלבת את חוזק של פלדה עם היכולת להימתח כמו גומי. כאשר החומר נתון לתנאים סביבתיים משתנים, הוא יכול לשנות צורה ולחזור לצורתו המקורית כאשר הטמפרטורות משתנות. תכונה זו הופכת אותו למועמד אידיאלי ליצירת כלי טיס משנה צורה, אשר יכול להוביל לשיטות תחבורה חסכוניות יותר ומהירות יותר.
אתגר משמעותי עם סגסוגות טיטניום-ניקל קודמות היה טווח הטמפרטורות המוגבל שלהם. הן יכלו לשנות צורה רק בתנאי טמפרטורה ספציפיים, מה שהגביל את היישומים המעשיים שלהן. כדי להתגבר על מגבלה זו, הצוות של NIMS פיתח הליך בן שלושה שלבים כדי לשפר את הביצועים של הסגסוגת על פני טווח טמפרטורות רחב יותר, על פי Interesting Engineering.
בשלב הראשון, החוקרים עיוותו את הסגסוגת והאריכו אותה ביותר מ -50%. לאחר מכן, הם חיממו את החומר ל-300 מעלות צלזיוס לפני שהם מאריכים אותו שוב. בשלב הסופי, הם האריכו את הסגסוגת רק ב -12%. תהליך זה הוביל ליצירת חומר המסוגל לעמוד בלחץ של פי 18,000 יותר מלחץ האטמוספירה, חוזק השווה לזה של פלדה תוך כדי גמישות גבוהה פי 20 מסגסוגות קונבנציונאליות.
הסגסוגת שפותחה לאחרונה מתפקדת ביעילות על פני טווח טמפרטורות רחב, ממינוס 80 מעלות צלזיוס עד 80 מעלות צלזיוס. הצוות הסביר ל-New Scientist כי סגסוגת זו קרובה יותר בתכונותיה לזכוכית מאשר למתכת. עם זאת, בניגוד לזכוכית השבירה בשל היעדר מבני עיוות פנימיים, סגסוגת זו מכילה "זרעים" של עיוות – אזורים בתוך החומר התומכים וקולטים דפורמציה מבלי להישבר.
השיטה הפשוטה לייצור סגסוגת זו מאפשרת לשכפל אותה בקלות במעבדות אחרות ולהגדיל אותה לשימוש תעשייתי. עם התקדמות זו, הסיכוי לפתח כלי טיס בעלי שינוי צורה וטכנולוגיות מתקדמות אחרות הוא כעת אפשרי יותר מאי פעם, מה שמסמן קפיצה משמעותית קדימה במדעי החומרים ובהנדסה.
המחקר פורסם בכתב העת Nature.
