精密或殷钢合金已经由科学家开发了多个世纪。这些铁和镍基合金能够在给定的温度范围内保持尺寸不变。因此,它们被用于制造精密量规,长度标准,机械刻度盘的细节以及类似设备。然而,殷钢合金缺乏许多其他有用的物理特性,这限制了它们在其他领域的使用,例如,要求材料具有高导热性的领域。因此,长期以来,科学家一直试图创造一种基于其他金属的独特复合材料,该材料将殷钢合金的典型热膨胀特性与其他物理性能相结合。
BFU的一组研究人员提出了解决此问题的方法。为了开发一种新的复合材料,他们使用了一种基于减少功能材料热膨胀的传统方法。在该技术的过程中,将陶瓷或其他颗粒添加到初始金属中。与金属相比,颗粒的热膨胀低得多。这次,科学家向混合物中添加了一种中间价化合物。与整数价元素不同,此类化合物可能具有异常性质:例如,其中一些会在加热时收缩。而且,可以调节这种收缩的程度。基于金属和中间价体系的复合材料可以控制其热膨胀并将其降低到几乎为零。这大大拓宽了其应用范围。
在他们的研究中,研究小组使用了铝和六硼化sa。尽管这些物质广为人知,但还是第一次将它们结合在一起。为了获得复合材料,将粉末形式的组分热压。之后,该团队使用光学显微镜研究了结果,并使用X射线断层扫描来诊断样品的内部结构,而无需进行额外的抛光和精加工。通过逐层扫描,科学家开发了新物质的3D模型,发现六硼化sa颗粒均匀分布在铝中。这证实了该复合材料适合于进一步的研究。为了测量其热膨胀,该团队在10-210 K的温度范围内使用了电容膨胀法。该样品在45 K时具有零热膨胀,并证明了高达60 K的殷钢行为。
“我们的工作是该领域的第一项工作,我们还不准备考虑将其规模扩大到工业水平。目前,我们专注于需要独特解决方案的特定问题。添加低或零膨胀物质的小颗粒与仪器制造行业,无线电电子,航空和航天行业相关以及在激光和制冷剂技术领域已有多年的历史。”物理和数学科学候选人Dmitry Serebrennikov说道,他也是BFU“功能纳米材料”科学与研究中心强相关电子系统实验室的研究助理。