Recentemente, un gruppo di ricerca ha sviluppato una magneto-superelasticità gigante del 5% in un Ni34 Co8 Cu8 Mn36 Ga14 cristallo singolo. Ciò è stato ottenuto introducendo matrici di dislocazioni ordinate per formare varianti martensitiche orientate preferenzialmente durante la trasformazione martensitica inversa indotta magneticamente.
La ricerca è stata pubblicata su Advanced Science .
L'elasticità è la capacità dei materiali di ritornare alla loro forma originale dopo la deformazione, tipicamente con una deformazione dello 0,2% nella maggior parte dei metalli. La memoria di forma e le leghe ad alta entropia possono mostrare superelasticità con deformazioni di diversi punti percentuali, solitamente innescate da stress esterni. La magneto-superelasticità, indotta da un campo magnetico, è fondamentale per il funzionamento dei materiali senza contatto e per lo sviluppo di nuovi attuatori a corsa ampia e trasduttori di energia efficienti.
I ricercatori, in collaborazione con il Laboratorio di campo magnetico elevato presso l'Istituto di scienze fisiche Hefei dell'Accademia cinese delle scienze, guidato dal Prof. Jiang Chengbao e dal Prof. Wang Jingmin della Scuola di scienza e ingegneria dei materiali dell'Università di Beihang, hanno eseguito uno studio in condizioni di stress allenamento di ciclismo di transizione (SCTC) per Ni34 Co8 Cu8 Mn36 Ga14 singolo cristallo applicando uno stress di compressione. Questo processo ha introdotto dislocazioni ordinate con un orientamento specifico.
Queste dislocazioni ordinate hanno influenzato la formazione di specifiche varianti martensitiche durante la trasformazione reversibile indotta da un campo magnetico. Le simulazioni sul campo di fase hanno verificato come lo stress interno generato da queste dislocazioni organizzate abbia giocato un ruolo chiave nel modellare queste varianti martensitiche preferite.
Combinando la trasformazione martensitica reversibile con l'orientamento preferenziale delle varianti martensitiche, il singolo cristallo ha raggiunto un'enorme magneto-superelasticità del 5%.
Inoltre, con questo cristallo singolo è stato progettato un dispositivo che utilizza un campo magnetico pulsato. Con una larghezza di impulso di 10 ms, il dispositivo ha raggiunto una corsa ampia a temperatura ambiente grazie alla gigantesca magneto-superelasticità. Per le possibili applicazioni, ha mostrato una risposta rapida a un impulso di 8 ms con un ritardo di circa 0,1 ms.
"Il nostro lavoro fornisce una strategia interessante per accedere a materiali funzionali ad alte prestazioni mediante l'ingegneria dei difetti", ha affermato il prof. Wang.
