Композиционный материал, способный сохранять высокую прочность и пластичность на сильном морозе, создал российско-китайский коллектив ученых. Разработка может найти применение в технике, используемой при низких температурах: в космонавтике, криогенной промышленности и в полярных широтах. Результаты опубликованы в «Nanomaterials».

Специалисты из российского Университета МИСИС совместно с коллегами из Китая изучили, как разрушаются композиционные материалы при температурах ниже -150 °С (криогенных температурах), и поставили перед собой задачу создать новые композиционные соединения, способные сохранять свои механические характеристики в таких экстремальных условиях.

Исследователи разработали слоистый композиционный материал на основе соединения металла и металлического стекла, который при критически низких температурах разрушается не хрупко, сообщил доцент кафедры физики Университета МИСИС Иван Сафронов.

«Новый материал при ударе не рассыпается на множество осколков. Такое поведение связано с особыми переходными процессами на границе кристаллического и аморфного металлических сплавов. Появление трещины на этой границе приводит к перескокам атомов перед вершиной трещины, что вызывает сильный локальный разогрев материала. Нагретый металл более пластичен, он меняет характер разрушения и тормозит трещину. Это позволяет сохранять прочность образца при низких температурах», — рассказал заведующий кафедрой физики Университета МИСИС Иван Ушаков.

Ученый отметил, что подобные многослойные композиционные материалы могут применяться для изготовления компонентов машин и конструкций, которые будут эксплуатироваться в условиях низких или сверхнизких температур — в космонавтике, криогенной промышленности и полярных широтах.

«Разрабатываемые нами композиционные материалы на основе кристаллического металла и металлического стекла просты в получении и могут быть легко переработаны. Технология их создания основана на классической пайке различных по составу материалов. Мы теоретически и экспериментально определили эффективные температуры, при которых не происходит кристаллизация металлического стекла в условиях хорошей «связываемости» компонентов», — отметил Иван Сафронов.

В будущем ученые планируют доработать технологию создания подобных композиционных материалов. Они также будут улучшать их состав для повышения механической прочности при криогенных температурах и устойчивости к радиации.

Исследования проводятся в рамках государственной программы поддержки российских университетов «Приоритет-2030».

Риановости