(Phys.org) — In una prima mondiale, un team di ricercatori australiani, La Cina e gli Stati Uniti hanno creato un composito metallico super resistente sfruttando le straordinarie proprietà meccaniche dei nanofili.
Co-autore e capo della School of Mechanical and Chemical Engineering presso la University of Western Australia, Winthrop Professor Yiong Liu, ha affermato che il lavoro ha superato efficacemente una sfida che ha frustrato i migliori scienziati e ingegneri del mondo per oltre tre decenni, soprannominata la "valle della morte" nel design dei nanocompositi.
"Sappiamo che i nanofili mostrano proprietà meccaniche straordinarie, in particolare resistenze ultraelevate dell'ordine di parecchi gigapascal, avvicinarsi ai limiti teorici. Con il rapido sviluppo della nostra capacità di produrre più varietà, più in quantità e migliori per forma e dimensione dei nanofili, la possibilità di creare materiali compositi per l'ingegneria di massa rinforzati da questi nanofili è diventata alta, " ha detto il professor Liu. Tuttavia, tutti i tentativi fino ad oggi non sono riusciti a realizzare le straordinarie proprietà dei nanofili in materiali sfusi.
Il professor Liu dice che il problema è con la matrice:"In un normale composito matrice metallica-nanofili, quando tiriamo il composito a uno stress molto elevato, i nanofili subiranno una grande deformazione elastica di diversi punti percentuali. Va bene per i nanofili, ma i metalli normali che formano la matrice non possono. Possono allungarsi elasticamente fino a non più dell'1%. Oltre a questo, la matrice si deforma plasticamente, " Egli ha detto.
La deformazione plastica danneggia la struttura cristallina all'interfaccia tra i nanofili e la matrice. A questo proposito, le proprietà del composto sono limitate dalle proprietà della matrice ordinaria, e non determinato dalle straordinarie proprietà dei nanofili.
"Il trucco è con la matrice NiTi, "Il professor Liu ha detto. "NiTi è una lega a memoria di forma, un nome di fantasia ma non del tutto nuovo. Non è più forte di altri metalli comuni ma ha una proprietà speciale che è la sua trasformazione martensitica. La trasformazione può produrre una deformazione compatibile con la deformazione elastica dei nanofili senza danni plastici alla struttura del composito. Questo dà effettivamente ai nanofili la possibilità di fare il loro lavoro, questo è, sopportare il carico elevato ed essere super forte. Con questo abbiamo attraversato la 'valle della morte'!" ha detto il professor Liu.
Usando questa idea, i ricercatori hanno creato materiali compositi due volte più resistenti degli acciai ad alta resistenza, che hanno limiti di deformazione elastica fino al 6% - che è 5-10 volte maggiore delle deformazioni elastiche dei migliori acciai per molle attualmente disponibili - e un modulo di Young di ~30 GPa, che finora non è eguagliato da alcun materiale tecnico.
La svolta apre le porte a una gamma di applicazioni nuove e innovative. Il modulo di Young molto basso corrisponde a quello dell'osso umano, rendendolo un materiale molto migliore per applicazioni mediche come impianti, Per esempio. La capacità di produrre e mantenere deformazioni elastiche estremamente grandi offre anche un'opportunità senza precedenti per l'"ingegneria delle deformazioni elastiche", che potrebbe portare a miglioramenti in molte proprietà funzionali dei materiali solidi, come elettronico, optoelettronico, piezoelettrico, piezomagnetico, proprietà fotocatalitiche e di rilevamento chimico.
"Un nanocomposito metallico in trasformazione con una grande deformazione elastica, Low Modulus and High Strength" è stato pubblicato sulla rivista Scienza .
