Průlomová nanostrukturní slitina mědi by mohla nově definovat vysokoteplotní materiály pro letectví, obranu a průmyslovou výrobu.
Vědci vojenské výzkumné laboratoře ARL (Army Research Laboratory), spadající pod DEVCOM (U. S. Army Combat Capabilities Development Command), a pensylvánské Univerzity Lehigh nedávno vyvinuli nanostrukturovanou slitinu mědi, která díky svým výjimečným vlastnostem slibuje nové aplikace v letectví, obranných technologiích i průmyslové výrobě.
Nový materiál Cu-Ta-Li, tedy slitina mědi, tantalu a lithia vyvinutá ve spolupráci Univerzity Lehigh a laboratoře ARL, je mimořádně tepelně stabilní a mechanicky pevný. Jde o jednu z nejvíce odolných slitin mědi, jaká byla doposud vyrobena. Podle Martina Harmera, emeritního profesora materiálových věd a inženýrství nadace Alcoa v Lehigh, spoluautora studie publikované v časopise Science je výsledkem unikátní kombinace excelentní vodivosti mědi a pevnosti, která je srovnatelná se špičkovými slitinami niklu.
S novou, nanostrukturovanou slitinou se již teď počítá v průmyslu a v obranných technologiích, kde se může stát základem pro výrobu komponent, jež najdou uplatnění v hypersonických technologiích nebo třeba v turbínových motorech s vysokým výkonem. Slitina Cu-Ta-Li vydrží extrémní žár, aniž by se to na ní nějak výrazně podepsalo.
Pro vlastnosti nové slitiny je klíčová její nanostruktura, ve které jsou struktury z molekul Cu3Li stabilizované atomární dvouvrstvou bohatou na tantal. Právě to, mimo jiné, dramaticky zvyšuje odolnost vůči vysokým teplotám. Slitina drží tvar i při dlouhodobém vystavení extrémnímu horku. Vzdoruje dokonce při teplotách, které se blíží k jejímu bodu tání.
Tým syntetizoval slitinu pomocí práškové metalurgie a vysokoenergetického kryogenního mletí, čímž zajistil jemnou nanostrukturu. Poté ji podrobil 10 000 hodin (více než rok) trvajícímu žíhání při 800 °C, testujícímu jeho dlouhodobou stabilitu. Trvanlivost v extrémních podmínkách ověřil experimenty odolností proti tečení. A stabilizační roli tantalové dvojvrstvy potvrdilo i výpočetní modelování s využitím teorie funkcionálu hustoty (DFT).
Laboratoř si slitinu Cu-Ta-Li patentovala, aby tím zdůraznila její strategický význam. Výzkum materiálu stále probíhá a soustředí se na přesná měření jeho vlastností.
Vědci rovněž připravují slitinu na praktické využití a současně pracují na dalších slitinách s podobnou strukturou, které by také mohly mít zajímavé vlastnosti.
Stanislav Mihulka, upravil a doplnil Michael Málek