Nyt materiale kan få rekordhøjt smeltepunkt

Kemiske forbindelser, der indeholder hafnium og kulstof, har oftest et meget højt smeltepunkt. Axel van de Walles forskergruppe har undersøgt egenskaberne nærmere og har simuleret sig frem til et endnu mere robust materiale. Illustration: Axel van de Walle

Ved hjælp af computersimuleringer har forskere fra det amerikanske Brown University sammensat et materiale, der kan få verdens højeste kendte smeltepunkt, nemlig 4.400 grader kelvin eller over 4.100 grader celsius, svarende til to tredjedel af Solens overfladevarme.

Materialet består af hafnium, nitrogen og kulstof, og når mængderne er helt korrekt balanceret (HfN0.38C0.51), får materialet denne rekordegenskab, skriver universitetet i en pressemeddelelse.

Programmet, som førte frem til blandingen, var optimeret til særligt at fokusere på netop dynamikkerne ved smeltning helt nede i blokke af 10 atomer, så der har været behov for massiv computerkraft.

Lektor Axel van de Walle, som er en af forskerne bag projektet, havde fra begyndelsen kig på hafnium og kulstof, men i kombination med metallet tantal. Denne tidligere rekordindehaver fra 1930’erne (4.200 kelvin) havde nemlig allerede et så højt smeltepunkt, at det var ideelt at studere materialeegenskaber ud fra.

Axel van de Walle understreger, at projektet viser, hvor meget tid man kan spare på at beregne mulige blandinger på computeren først, inden man går i gang i laboratoriet. Illustration: Brown University

Læs også: Materialeforskning: ’Superkold’ væske lyser ved berøring

Materialet viste sig at besidde to vigtige egenskaber på samme tid, nemlig både en høj smeltevarme, dvs. den mængde energi, der skal til for at omdanne stoffet til flydende fra fast form, når smeltepunktet er nået, samt en lille forskel i entropien, dvs. den molekylære uorden, når materialet var i hhv. fast og flydende form.

»Det, der får noget til at smelte, er den opnåede entropi i fasetransformationsprocessen. Så hvis entropien allerede er meget høj, når materialet er i fast form, så vil det stabilisere det faste stof og øge smeltepunktet,« forklarer Axel van de Walle.

Med denne viden kunne han optimere software til at se efter lignende egenskaber i andre materialer, som kunne blive til en endnu stærkere blanding.

Det nye potentielle supermateriale viste sig via denne fremgangsmåde at have en endnu mindre forskel på entropien i fast og flydende form.

Læs også: Antenne af flydende metal kan tunes mellem 0,66 og 3,4 GHz

Næste skridt bliver nu at prøve at syntetisere materialet for at se, om rekorden også kan nås i praksis. Men selv hvis det lykkes, er anvendeligheden stadigvæk lidt uklar, forklarer Axel van de Walle.

»Smeltepunktet er ikke den eneste egenskab, der er vigtig. Man er også nødt til at se på de mekaniske egenskaber og modstanden mod oxidering. Derfor kan det være, at man må blande andre ting i, som kan nedsætte smeltepunktet,« siger han i pressemeddelelsen.

»Men man har selvfølgelig et større spillerum, når smeltepunktet er højt til at begynde med,« lyder det fra forskeren.

Resultaterne er netop publiceret i tidsskriftet Physical Review B.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Hvordan konkluderer du at det vil være relevant lige at anvende det der?

Nu er det ret problematisk at komme med en brandbil oppe på 100 etage, der kan man kun bruge installeret sprinklersystem, eller høj tek selvsøgende sprøjte.

Hvis det er en kemikaliebrand hvor vand enten er nytteløst eller forværrende, så skal brandfolk helst komme med deres ekspertise og slukke det, hvis der ikke er nogen til at gøre det for dem, så dette nye materiale kan teoretisk købe brandfolk kostbar tid.

  • 1
  • 4

Det kunne være interessant, til at bygge en lille forbrændingsmotor - med et par ekstremt heftige turboer ;-) En sådan motor vil bryde grænsen for opnåelig effektivt

Mon ikke det havner i motorsport m.v!

  • 3
  • 1

Jeg ville tro, at en af de bedre anvendelser ville være sintrede turbineblade til jet-motorer. De er tilpas små, og vigtige for motorens virkningsgrad, og dermed vægt.

  • 5
  • 0

I drømmer jo. Der er jo ikke nogen der ved om det har egenskaber, der kan anvendes til noget som helst. Det kan være skørt som glas, eller blødt som smør. Det kan måske ruste på 2 sekunder i almindelig atmosfære. Måske har det en densitet på 0,1, og måske på 21. Måske brænder det ved at blive dyppet i vand eller olie. Så hvordan I kommer frem til at det kan bruges til noget som helst er for mig en gåde. Er der noget jeg har glemt at læse et sted?

  • 9
  • 1

I drømmer jo. Der er jo ikke nogen der ved om det har egenskaber, der kan anvendes til noget som helst. Det kan være skørt som glas, eller blødt som smør.

Enhver opfindelse starter med en drøm!

Noget der er 'blødt som smør' har nok ikke et smeltepunkt på over 4.000 grader, og mon ikke densiteten svarer nogenlunde til et gennemsnit af de materialer legeringen er lavet af?

Men selv om du har ret: Lad os nu bare sige, at det ikke kan bruges til noget. Alene tanken om at det er der, kan give stof til ideer om hvad det kan bruges til. Når det så viser sig, at lige præcis den her legering ikke kan bruges, så er ideerne der jo stadigvæk! Og så kan man måske finde et andet stof, som har egenskaber der gør at ideerne kan realiseres!

  • 5
  • 1

Hvorfor er der ikke nogen der begynder at regne, og genopfinde starlite, som forsvandt med opfinderens død?

  • 0
  • 0

Det kunne måske så bruges til at lave 'flowtitanium'? At et sådan materiale, hvis det kan fremstilles under rimelige betingelser, ikke skulle have en anvendelse finder jeg meget usandsynligt.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten