Sterkasta efnið nokkru sinni er málmblendi úr króm, kóbalti og nikkel

Króm-, kóbalt- og nikkelblendi (CrCoNi) er erfiðasta efni sem hefur verið prófað og eiginleikar þess gætu gert það gagnlegt við smíði flugvéla eða geimfara.

Seigleiki er mælikvarði á seiglu efnis gegn broti og það er ekki það sama og hörku, sem er mælikvarði á getu efnis til að standast aflögun. Til dæmis geturðu ekki sett dæld í demant, sem frægt er vitað að er harðasta efnið sem hefur verið uppgötvað, en þú gætir kannski sprungið einn.

„Nú um daginn fór ég á Google og fletti upp „hvað er erfiðasta efni í heimi?“ og það sem kom til baka var demantur, sem er 100 prósent rangt,“ segir Robert Ritchie hjá Lawrence Berkeley National Laboratory. „Demantur er mjög brothættur, hann hefur enga hörku.

Oft, þegar þú eykur styrk efnis, lækkar þú hörku þess: hörð efni eru brothætt. Það sem er merkilegt við CrCoNi er að það er engin málamiðlun, segir Ritchie, sem hefur verið að rannsaka málmblönduna með félögum sínum. Eftir því sem það verður sterkara verður það harðara.

Efni verða oft minna seig og brothætt við lágt hitastig. En í prófunum við aðeins 20 gráður yfir algeru núlli sýndi CrCoNi hörku upp á 500 megapascal fermetrar – í raun mælikvarði á orkuna sem þarf til að brjóta það. Þetta er mun hærra en seigja áls sem notað er í flugvélum og jafnvel bestu stálin.

Greining á CrCoNi eftir brot sýndi að uppbygging þess skapar röð af hindrunum fyrir broti, eina í einu. Í fyrsta lagi renna svæði málmkristalla yfir hvert annað þar til mynstrin eru ekki lengur í röð og skapa meiri mótstöðu.

Eftir það sýnir málmblönduna fyrirbæri sem kallast nanotwinning, þegar högg brjóta kristalla innan málmblöndunnar í smærri kristalla, og sumir þeirra snúa stefnu, auka heildarstyrk byggingarinnar. Kristallaða uppbyggingin getur einnig breyst úr kúbiki í sexhyrnt fyrirkomulag.

Þessir miðar og endurröðun eru algeng í einangrun, en CrCoNi álfelgur sýnir þá alla, og í endurtekinni röð, sem þýðir að málmurinn er óvenju ónæmur fyrir brotum, segir Ritchie.

Ritchie segir að rannsóknir á málmblöndur sem þessum gætu leitt í ljós enn harðari efni sem og önnur efni sem fara fram úr þeim sem nú eru til á alls kyns hátt.

„Það eru milljónir, líklega trilljónir, af nýjum tónverkum þarna úti sem gætu haft áhugaverða eiginleika,“ segir hann. „Fólk er að skoða það fyrir alls kyns mismunandi aðstæður, til að búa til efni fyrir rafhlöður, fyrir hvata, skoða ákveðna óreiðukeramik, alls konar hluti.