Что такое тепловое расширение?
Тепловое расширение — это увеличение объема тела, вызванное повышением его температуры. Конкретно говоря, чем выше температура, тем больше движутся частицы внутри тела или вещества. И чем больше увеличивается движение этих частиц, тем выше температура. В результате частицы занимают большее пространство из-за их повышенной подвижности. В результате происходит увеличение объема соответствующего тела, часто незаметное, но очень ощутимое.
Материалы с нулевым расширением используются в высокоточных приборах, механизмах управления, аэрокосмических компонентах и медицинских имплантатов. Это все среды, где важно «сохранять стабильность» (низкое тепловое расширение) при различных температурах.
Инвар, сплав железа (64%) и никеля (36%), например, известен своим очень низким коэффициентом расширения.
Новый, невероятно стабильный материал
Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса недавно разработали новый материал, который не расширяется и не сжимается в чрезвычайно широком диапазоне температур: от -269 до 1126 °C. Другими словами, в этих температурных диапазонах новый материал не изменяется в объеме.
Состоящий из скандия, алюминия, вольфрама и кислорода, он, вероятно, является самым термостабильным материалом из когда-либо созданных. Его название: Sc1,5 Al0,5 W3 O12.
«Мы проводили эксперименты с этими материалами в связи с нашими исследованиями батарей, в независимых целях, и случайно наткнулись на необычное свойство этого конкретного состава«, — объясняет Нирадж Шарма, ведущий автор данной работы.
Все еще «секретный» механизм
Исследователи, опубликовавшие свою работу в журнале , отметили некоторые незначительные изменения в связях, положении атомов кислорода и вращении атомных соединений. Эти изменения, по их мнению, могут позволить материалу поглощать изменения температуры.
«На данном этапе неясно, отвечают ли какие-либо или все эти факторы за стабильность в диапазоне температур. Мы проводим дальнейшие исследования, чтобы попытаться определить механизм«, — продолжает Нирадж Шарма.
Благодаря относительно простому синтезу материалов и доступности «ингредиентов», исследователи также отмечают, что возможно крупномасштабное производство. «Скандий встречается реже и стоит дороже, но мы экспериментируем с другими элементами, которые можно заменить и сохранить стабильность«, — сказал Шарма.