Các nhà khoa học Hàn Quốc phát triển siêu kim loại có độ bền bất kể nhiệt độ
Bởi Đại học Khoa học & Công nghệ Pohang (POSTECH)
Một nhóm nghiên cứu POSTECH đã phát triển một hợp kim entropy cao (HEA) gốc niken có thể duy trì độ bền và độ dẻo trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt từ -196°C đến 600°C. Hợp kim “Hyperadaptor” không nhạy cảm với nhiệt độ này, được gia cố bằng các chất kết tủa ở kích thước nano, hứa hẹn có thể ứng dụng trong hàng không vũ trụ, ô tô và năng lượng. (Ý tưởng của nghệ sĩ). Nguồn: SciTechDaily.com
Các nhà khoa học POSTECH đã phát triển một hợp kim entropy cao có độ bền và độ dẻo từ –196°C đến 600°C, mở ra những khả năng mới cho các ứng dụng hàng không vũ trụ, ô tô và năng lượng.
Một nhóm nghiên cứu tại POSTECH (Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang), do Giáo sư Hyoung Seop Kim từ Khoa Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Viện Sau đại học về Công nghệ Sắt và Khoa Kỹ thuật Cơ khí dẫn đầu, đã phát triển một hợp kim đột phá có thể giữ được cả độ bền và độ dẻo trong phạm vi nhiệt độ rộng: từ -196°C đến 600°C.
Những phát hiện của họ, có triển vọng to lớn đối với ngành hàng không vũ trụ và ô tô, đã được công bố trên tạp chí quốc tế Materials Research Letters.
Hầu hết các kim loại được sử dụng phổ biến đều rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ. Ví dụ, tay nắm cửa bằng kim loại có thể có cảm giác lạnh cóng vào mùa đông và nóng như thiêu đốt vào mùa hè. Do đó, các vật liệu kim loại thông thường thường được thiết kế để chỉ hoạt động tốt trong phạm vi nhiệt độ hạn chế, khiến chúng không phù hợp với môi trường có nhiệt độ khắc nghiệt hoặc dao động.
Giới thiệu khái niệm “Hyperadaptor”
Để vượt qua thách thức này, nhóm nghiên cứu POSTECH đã giới thiệu khái niệm “Hyperadaptor” và phát triển hợp kim entropy cao gốc niken (HEA) thể hiện ý tưởng này.
Tính chất kéo và cấu trúc vi mô của hợp kim entropy cao gốc Ni thể hiện hành vi cơ học không nhạy cảm với nhiệt độ trong phạm vi nhiệt độ rộng. Nguồn: POSTECH
HEA mới phát triển thể hiện hiệu suất cơ học gần như không đổi trong phạm vi nhiệt độ rộng—từ điều kiện đông lạnh ở -196°C (77 K) đến nhiệt độ cao ở 600°C (873 K).
Độ ổn định đáng chú ý này là do sự hiện diện của các chất kết tủa L1₂ ở quy mô nano, được phân bố đồng đều bên trong hợp kim. Các hạt mịn này hoạt động như các chất gia cố ức chế biến dạng, trong khi cấu trúc bên trong của hợp kim thích ứng với ứng suất thông qua hành vi trượt nhất quán, bất kể nhiệt độ.
Ứng dụng công nghiệp rộng rãi
Phát triển này hứa hẹn đáng kể cho các ứng dụng liên quan đến những thay đổi nhiệt độ đột ngột hoặc khắc nghiệt, chẳng hạn như động cơ tên lửa hoặc phản lực, hệ thống ống xả ô tô, tua bin nhà máy điện và đường ống. Khả năng duy trì hiệu suất ổn định của hợp kim trong những điều kiện như vậy có thể cải thiện đáng kể cả tính an toàn và hiệu quả trong những môi trường khắc nghiệt này.
"HEA của chúng tôi phá vỡ những hạn chế của các hợp kim hiện có và thiết lập một loại vật liệu mới không nhạy cảm với nhiệt độ", Giáo sư Kim cho biết. "Khái niệm Hyperadaptor đại diện cho một bước đột phá trong việc phát triển các vật liệu thế hệ tiếp theo với hành vi cơ học nhất quán ngay cả trong những điều kiện khắc nghiệt".
Tài liệu tham khảo: "Hyperadaptor; Các đặc tính kéo không nhạy cảm với nhiệt độ của hợp kim entropy cao gốc Ni trong phạm vi nhiệt độ rộng" của Hyojin Park, Sujung Son, Soung Yeoul Ahn, Hyojeong Ha, Rae Eon Kim, Jae Heung Lee, Hyo Moon Joo, Jung Gi Kim và Hyoung Seop Kim, ngày 6 tháng 2 năm 2025, Materials Research Letters.
DOI: 10.1080/21663831.2025.2457346
Nghiên cứu này được Bộ Khoa học và CNTT hỗ trợ thông qua Chương trình Phát triển Công nghệ Vật liệu và Nano và Tập đoàn ô tô Hyundai.
