科学者たちは熱く寒い瞬間から単結晶金属を作る

科学者たちは熱く寒い瞬間から単結晶金属を作る

特定の金属の新しい加熱方法は、耐震構造材料の改良につながる可能性があります。

東北大学の研究者らが率いる日本のチームは、変形後の元の形に戻ることができる「形状記憶」金属の特性を改善する費用効果の高い方法を発見しました。この方法は、耐震構造材料を含む様々な用途のために、これらの改良された金属の大量生産の道を開くことができる。

ほとんどの金属は多数の結晶からできています。しかし、場合によっては、単結晶で形成すると金属の特性が向上するが、単結晶金属は製造コストが高い。

研究者は、現在、「異常粒成長」として知られる現象を利用した安価な生産方法を開発しました。この方法を使用すると、金属の複数の「穀粒」または結晶が不規則に成長し、熱にさらされると他のものを犠牲にして不規則に成長する。

このチームの技術は、長さ70cm、直径15mmの単結晶金属バーの成長を誘導するために数回の加熱と冷却のサイクルを使用しており、現在の形状記憶合金棒のサイズに比べて非常に大きい。東北大学の大森敏弘教授は、これが建築や土木工学に適していると主張しています。

大きな単結晶金属棒を製造するために、金属合金を900℃に加熱し、次いで500℃まで5回冷却する。これに続いて740℃まで加熱し、次いで500℃まで冷却する4サイクルを行う。最後に、金属を最後に900℃まで加熱する。これらの加熱/冷却サイクルは全て、単結晶金属を製造するために必要である。

研究者によって使用された合金は、銅、アルミニウムおよびマンガンでできており、機械で容易に切断できるよく知られた形状記憶金属である。金属の結晶のサイズを大きくすると、弾力性が大幅に向上し、形状を変えると金属がかなり強くなります。これらの機能を組み合わせることで、金属は地震に耐える構造を構築するのに役立つ可能性があります。

"この技術は、プロセスの単純さのために単結晶の大量生産に有利であるため、建物や橋梁の耐震用途など、構造材料用の形状記憶単結晶を適用する道が開かれています。これらの研究者は、Nature Communicationsのこの研究に関する論文の中にある。