Yeni Geliştirilmiş Malzeme, Geniş Sıcaklık Aralığında Olağanüstü Kararlılık Gösteriyor
UNSW’den araştırmacılar, son derece geniş bir sıcaklık aralığında genleşmeyen veya büzülmeyen ve bilinen en kararlı malzemelerden biri olabilecek olağanüstü bir malzeme buldular.
ARC Future üyesi olan Prof. Neeraj Sharma liderliğindeki ekip, ANSTO’nun Avustralya Elektron Hızlandırıcı (Senkrotron) ve Avustralya Nötron Saçılma Merkezi’ndeki cihazların yanı sıra diğer teknikleri de kullanarak, skandiyum, alüminyum, tungsten ve oksijenden yapılmış sıfır termal genleşme malzemesinin hacminde 4’ten 1400 Kelvin’e kadar değişim olmadığını gösterdi.
Chemistry of Materials’da yayınlanan araştırmaları, Sc1.5Al0.5W3O12‘nin yapısal kararlılığını, bağlarda, oksijen atomlarının konumunda ve atom düzenlemelerinin rotasyonlarında sadece küçük değişikliklerle doğruladı.
Sıfır genleşmeli malzemeler, değişen sıcaklıklarda kararlılığın kritik olduğu ortamlarda -yüksek hassasiyetli mekanik cihazlarda, kontrol mekanizmalarında, havacılık bileşenlerinde ve tıbbi implantlarda- kullanılır.
Malzemelerin nispeten basit sentezi ve alümina ve tungsten oksidin kolay bulunabilirliği nedeniyle, büyük ölçekli üretim bir olasılıktır.
Sharma, “Pil bazlı araştırmamızla bağlantılı olarak, farklı amaçlar için bu malzemelerle deneyler yapıyorduk ve tesadüfen bu özel bileşimin bu nadir özelliğine rastladık” dedi.
Avustralya Nötron Saçılma Merkezi’nde kapsamlı nötron saçılma testleri yapıldı.
Echidna – yüksek çözünürlüklü toz difraktometredeki ölçümlere yardımcı olan Kıdemli Enstrüman Bilimcisi Dr. Helen Maynard-Casely, “Echidna yapıyı belirlemede, özellikle daha hafif elementlerin detaylarında harikadır” dedi.
“İlginç bir şekilde, deneyler bu küçük atomik yer değiştirmelerin ve ayarlamaların işbirliği içinde yapıldığını gösteriyor” diye ekledi.
Maynard-Casely, “Atomların ve yarıçapların hareketleri ve rotasyonları oldukça sıradan, ancak bu ilişkili davranış oldukça beklenmedikti” dedi.
Kırınım deneylerinden elde edilen kristalografik veriler, malzemenin sıcaklık değişimlerini absorbe etmesine izin veren çokyüzlü birimlerin, bağ uzunluklarının, açıların ve oksijen atomlarının güç algılanan fakat gözlemlenebilir bozulmalarının kombinasyonunu yansıtır.
“Genleşen bağ uzunlukları mı? Oksijen atomlarının yer değiştirmesi mi? Yoksa tüm çokyüzlü dönüyor mu? Birbiriyle ilişkili üç faktörümüz var. “
Sharma, “Bu noktada, katkıda bulunan faktörlerin bir veya hepsinin belirli sıcaklık aralığındaki kararlılıktan sorumlu olup olmadığı açık değildir. Mekanizmayı denemek ve izole etmek için daha fazla araştırıyoruz “ dedi.
Ancak araştırmacılar, bu özel malzeme bileşimi bu özelliği gösterdiği için daha karmaşık kristalografik veya dinamik davranış gibi atomik yarıçapları dışındaki faktörlerin de etkili olabileceğini kaydetti.
Kıdemli Enstrüman Bilimcisi Dr. Helen Brand’in yardımıyla Avustralya Elektron Hızlandırıcı‘daki toz kırınım ışın hattı üzerinde ilgilenilen materyalin diğer formlarının araştırmaları yapıldı. Elementlerin biraz farklı oranları, sıfır termal genleşme göstermedi.
Grup şu anda Hızlandırıcı Bilim Merkezi’nde bu bileşim üzerinde, esnek olmayan nötron saçılma ölçümleri yapıyor.
Kaynak: phys.org
