Metalurg Easo George, působící na univerzitě v Tennessee, se spolu se svým kolegou strojním inženýrem Robertem Ritchiem z Kalifornské univerzity už dlouhou dobu zabývají třídou materiálů známých jako slitiny s vysokou entropií, neboli HEA. Ve většině případů převažuje ve slitinách jeden prvek, do kterého jsou přimíchány další v menším poměru, ovšem slitiny HEA obsahují prvky smíšené ve stejném poměru. Jedna ze slitin – konkrétně chromu, hořčíku, železa, kobaltu a niklu – byla předmětem intenzivního studia poté, kdy si vědci všimli zvyšování pevnosti a tažnosti při teplotě kapalného dusíku, aniž by se snížila celková houževnatost materiálu.
Jeden z derivátů této slitiny, konkrétně chromu, kobaltu a niklu (CrCoNi), pak vykazoval ještě výjimečnější vlastnosti a George s Ritchiem se pustili do testování. Zjistili, že nová slitina prokazuje nejvyšší lomovou houževnatost, jaká kdy byla u nějakého materiálu na Zemi naměřena. Má výjimečně vysokou pevnost a tažnost, což tým vědců označil za „mimořádnou odolnost vůči poškození“ a navíc se tyto vlastnosti skutečně zlepšují, když se materiál ochladí. „Když navrhujete konstrukční materiály, chcete, aby byly pevné, ale zároveň tvárné a odolné vůči lomu. Obvykle se proto jedná o kompromis,“ uvedl George a dodal, že v tomto případě ke kompromisům přistupovat nemuseli.
Čím chladnější, tím houževnatější
Materiál splňuje obě vlastnosti a místo toho, aby se při nízkých teplotách stával křehkým, stává se naopak houževnatějším. Vyjádřeno čísly, v blízkosti teplot kapalného helia, které činí 20 kelvinů nebo -253 °C, dosahuje popisovaná slitina houževnatosti až 500 megapascalů na metr čtvereční, což Ritchie dále přirovnává k dalším materiálům pro lepší představu. „Ve stejných jednotkách činí houževnatost kusu křemíku 1 megapascal, hliníkového rámu v osobních letadlech asi 35 megapascalů a houževnatost některých nejlepších ocelí se pohybuje kolem hodnoty 100. Takže 500 megapascalů je vskutku ohromující číslo,“ říká vědec.
Otázkou nyní je, zda existují další HEA slitiny s podobnými vlastnostmi a jak by se případně daly konstrukce z těchto materiálů využít. Na Zemi nebývají podmínky až tak extrémní, jako jsou teploty kapalného helia, není proto vyloučeno, že se podobné slitiny v budoucnu uplatní na jiných planetách či ve vesmíru jako takovém. Tomu však budou předcházet další kroky výzkumu a hledání nejvhodnějších aplikací této vpravdě až magické látky.
Zdroj: Science Alert / ilustrativní foto
