Superelastická slitina. Kredit: City University of Hong Kong.

Pružnost materiálu vyjadřují charakteristiky s poněkud zavádějícím jménem, modul pružnosti (Elastic modulus). Čím vyšší je hodnota modulu pružnosti, tím je materiál pevnější (a pružnější) a tím je obtížnější ho deformovat. Doposud jsme byli přesvědčení, že během zahřívání prakticky všechny kovy měknou, protože se roztahují a kvůli tomu jejich modul pružnosti klesá. Výjimku představují takzvané elinvary, slitiny blízké slitině Elinvar, kterou tvoří nikl, železo a chrom. Modul pružnosti elinvarů se při zahřívání víceméně nemění.

Yang Yong. Kredit: City University of Hong Kong.

Badatelé City University of Hong Kong nedávno zašli ještě dál. Úplnou náhodou objevili slitinu, která jako první známý kov vybočuje ze zmíněného pravidla a je extrémnější než klasické elinvary. Při zahřívání nejen že neměkne a zůstává pružná, ale po překročení limitní teploty se dokonce stává pružnější. To jsme zatím u žádného kovu nepozorovali.

Výjimečné chování nové slitiny. Kredit: He at al. (2022), Nature.

Dotyčnou slitinou je elinvar s vysokou entropií Co₂₅Ni₂₅(HfTiZr)₅₀, tedy slitina kobaltu, niklu, hafnia, titanu a zirkonu. Jak říká vedoucí výzkumu Yang Yong, když slitina dosáhne teploty kolem 727 °C (1000 K), stává se mírně pružnější než za pokojové teploty. Materiál se tepelně roztahuje a nedochází v něm k žádnému patrnému fázovému přechodu. Podle Yanga tohle změní učebnice, přinejmenším jako zajímavá výjimka.

Zároveň se ukazuje, že tato superelastická slitina je díky své pružnosti schopní pojmout velké množství elastické energie. Jak podotýká Yong, elasticita nevyvolává uvolňování tepla, které by mohlo způsobovat problémy v různých zařízeních. Proto je velmi vhodná například pro vysoce přesné přístroje, jako jsou hodinky a chronometry. Mohlo by se to hodit například na Měsíci, kde se teplota mění od mínus 232 °C do plus 122 °C. Tato slitina zůstává stálá i v tepelně velmi extrémních prostředích, tedy třeba právě při vesmírných misích.

Video: "Springy" high-entropy Elinvar alloy

Literatura

New Atlas 13. 2. 2022.

Nature 602: 251–257.