جدیدطراحی بلور های آلومینایی که به صورت عجیبی سبک هستند!
بلور آلومینا
طراحی بلور های آلومینایی که به صورت عجیبی سبک هستند!
Scientists Have Designed a Crystalline Type of Aluminium That’s Insanely Light
پژوهشگران بلور های جدیدی از آلومینیم طراحی کرده‌اند که می‌تواند به تحولاتی در زمینه‌های مختلف منجر شود.
آلومینیم عنصری است که دارای اهمیت ویژه‌ای می‌باشد، چرا که این عنصر هادی جریان الکتریکی است، نقطه‌ی ذوب پایینی دارد، دارای آلیاژهای قدرتمندی بوده ، مقاوم در برابر خوردگی است و از همه مهم‌تر، بسیار سبک می‌باشد.
اما آیا می‌توان آلومینیوم را سبک‌تر هم کرد؟ آن‌قدر سبک که حتی بدون طراحی به شکل قایق، روی آب شناور شود؟
پژوهشگران دانشگاه ایالتی یوتا و دانشگاه فدرال جنوبی در راستاو-آن دان(Rostov-on Don) در روسیه، مدلی از این نوع آلومینیم ساخته‌اند. این گروه از طراحی محاسباتی برای ایجاد فرمی از آلومینیم بلور هایی با چگالی بسیار پایین استفاده کرد.
——————————————————–
ترجمه از گروه ترجمه ایران مواد
حرفه ای ترین تیم ترجمه مهندسی مواد کشور
———————————————————
الکساندر بولدیروف، شیمیدان و پژوهشگر دانشگاه ایالتی یوتا، معتقد است که رویکرد همکارانش به این چالش بسیار مبتکرانه بوده است:
“آن‌ها کار را با یک شبکه‌ی کریستالی شناخته‌شده یعنی الماس آغاز کردند و سپس اتم‌های کربن را با ساختار تتراهدرونی آلومینیم جایگزین کردند.”
بلور آلومینیم حاصل، آلومینیم سوپرتتراهدرال نام دارد و چگالی آن فقط ۶۱/۰ گرم بر سانتی‌متر مکعب است. برای مقایسه لازم است ذکر کنیم که چگالی آلومینیم معمولی ۷/۲ گرم بر سانتی‌متر مکعب و چگالی فولاد برابر ۷.۷۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب می‌باشد. یعنی این آلومینیم جدید، روی آب شناور می‌شود؛ اما آلومینیم معمولی در آب فرو می‌رود.
کاربردهای این بلور آلومینیمی جدید فقط به شناور ماندن روی سطح آب محدود نمی‌شود. بولدروف می‌گوید:
“بعضی از کاربردهای این گونه‌ی جدید آلومینیم عبارتند از: پروازهای فضایی، کاربردهای دارویی، سیم‌کشی و خودروهای سبک‌وزن‌تر با مصرف سوخت بهینه‌تر.”
سبک بودن فلزهای به‌کاررفته در پروازهای فضایی بسیار هائز اهمیت می‌باشد؛ زیرا به ازای هر کیلوگرم وزن بیشتری که به راکت اضافه می‌شود، هزینه و دشواری پرتاب آن افزایش می‌یابد.
بولدروف اشاره کرد که اگرچه تولید این ماده ارزان است و انعطاف‌پذیری بالایی هم دارد؛ اما گروه آن‌ها هنوز نتوانسته است آن را تولید کند. تا زمانی که آن‌ها به مرحله‌ی تولید این ماده برسند، هنوز مسائل بسیاری وجود دارد که باید بررسی شوند:
“هنوز زود است که در مورد نحوه‌ی استفاده از این ماده اظهار نظر کنیم. به‌عنوان مثال، ما هنوز چیزی در مورد مقاومت این نوع جدید بلور آلومینیم چیزی نمی‌دانیم.”
طراحی، نخستین قدم برای یافتن ماده‌های جدید است. پیش از این پژوهش‌ها نشان داده بودند که می‌توان مواد سوپرتتراهدرال را طراحی کرد. قدم بعدی، تولید آلومینیم سوپرتتراهدرال است تا بتوان آن را دقیق‌تر بررسی کرد.
بولدروف می‌گوید:
“شگفت‌انگیزترین جنبه‌ی این پژوهش، رویکرد آن است: استفاده از ساختاری شناخته‌شده برای طراحی مواد جدید. این رویکرد، راه را برای کشف‌های آینده هموار خواهد کرد.”
این پژوهش در مجله‌ی Physical Chemistry C منتشر شده است.
منبع: www.sciencealert.com
مترجم : امیر اشجاری
Scientists Have Designed a Crystalline Type of Aluminium That’s Insanely Light
Aluminium is already highly prized. It’s conductive, has a low melting point, is very strong when alloyed, is impervious to rust and, above all, it’s extremely light.
But what if you could get it lighter – so light, in fact, that it could float on water even when not made into the shape of a foil boat?
According to a model created by researchers at Utah State University and Southern Federal University in Rostov-on Don, Russia, such a thing is actually possible. A team used computational design to conceive a form of crystalline aluminium with extremely low density.
“My colleagues’ approach to this challenge was very innovative,” said USU chemist and researcher Alexander Boldyrev.
“They started with a known crystal lattice, in this case, a diamond, and substituted every carbon atom with an aluminium tetrahedron.”
The resulting crystalline aluminium, called supertetrahedral aluminium, has an incredible density of just 0.61 grams per cubic centimetre, compared to the density of normal aluminium, which is 2.7 grams per cubic centimetre. Steel, by comparison, has a density of 7.75g/ccm.
This means that a lump of the semimetal would float on water, which has a density of 1g/ccm, where a lump of ordinary aluminium would sink to the bottom.
But the potential applications go far beyond simply floating on water, as useful as that is.
“Spaceflight, medicine, wiring and more lightweight, more fuel-efficient automotive parts are some applications that come to mind,” Boldyrev said.
Spaceflight would be important because every kilogram added to a rocket’s payload increases the cost and difficulty of launching.
But he also advised that, while it would be inexpensive to produce and indicates high plasticity, the team hasn’t actually manufactured any yet – until they do so, there’s still a lot to learn about it.
“It’s very early to speculate about how this material could be used. There are many unknowns. For one thing, we don’t know anything about its strength,” he said.
However, the design is a first step to seeing a new material realised. And we know from previous research that supertetrahedral materials can be synthesised. The next step is to try to produce supertetrahedral aluminium so it can be examined more closely.
“An amazing aspect of this research is the approach: using a known structure to design a new material. This approach paves the way for future discoveries,” Boldyrev said.
The research has been peer-reviewed and published in The Journal of Physical Chemistry C.
دیدگاه کاربران
عالی