سخت‌ترین ماده کشف شده روی زمین چیست؟

محققان آزمایشگاه ملی لارنس برکلی و آزمایشگاه ملی اوک ریج (Oak Ridge) در حین بررسی یک آلیاژ فلزی ساخته شده از کروم، کبالت و نیکل به نام CrCoNi بودند که موفق به اندازه‌گیری بیشترین سختی تا کنون در مواد شدند. این ماده بسیار چک‌کش‌خوار است و مقاومتی چشمگیر در برابر تغییر شکل دائمی دارد.

به نقل از آی‌ای، ایسو جورج (Easo George) از رهبران این طرح می‌گوید: هنگامی که مصالح ساختمانی را طراحی می‌کنید، می‌خواهید محکم و همچنین انعطاف‌پذیر و مقاوم در برابر شکنندگی باشند. معمولا، به چیزی میان این موارد دست می‌یابید. اما این ماده هر دو مورد را دارا است و به جای اینکه در دما‌های پایین شکننده شود، سخت‌تر می‌شود.

این یافته‌های رکوردشکنانه در روز دوم دسامبر در مجله «Science» منتشر شد. این آلیاژ زیرمجموعه‌ای از دسته‌ای از فلزات به نام آلیاژ‌های آنتروپی بالا (HEAs) است. در حالی که امروزه آلیاژ‌ها حاوی نسبت بالایی از یک عنصر واحد با مقادیر کمتری از عناصر اضافی هستند، اما آلیاژ‌های آنتروپی بالا از ترکیب مساوی از هر عنصر تشکیل می‌شوند.

این ترکیب به آن‌ها استحکام و انعطاف‌پذیری بالایی در برابر فشار می‌دهد.

رابرت ریچی (Robert Ritchie) یکی از رهبران این تحقیق، می‌گوید: سختی این ماده در نزدیکی دمای هلیوم مایع یعنی ۲۰ کلوین یا منفی ۴۲۴ درجه فارنهایت ۵۰۰ MPa-Sqrt (meter) است. MPa-Sqrt (meter) واحدی برای اندازه‌گیری چقرمگی شکست است. در شرایطی مشابه، سختی یک قطعه سیلیکون یک است، بدنه آلومینیومی هواپیما‌های مسافربری حدود ۳۵ و سختی برخی از بهترین فولاد‌ها حدود ۱۰۰ است. بنابراین، ۵۰۰، عدد خیره کننده‌ای است.

دانشمندان از پراش نوترون، پراش الکترونی پس‌پراکنده و میکروسکوپ الکترونی عبوری برای بررسی ساختار شبکه نمونه‌های CrCoNi که در دمای اتاق و ۲۰ درجه کلوین شکسته شده بودند، استفاده کردند.

ریچی می‌گوید: این قابل توجه است؛ زیرا به گفته متالورژیست‌ها ساختار یک ماده ویژگی‌های آن را مشخص می‌کند، اما ساختار NiCoCr ساده‌ترین چیزی است که می‌توانید تصور کنید. این آلیاژ تنها از ذرات تشکیل شده است. CrCoNi و سایر آلیاژ‌های آنتروپی بالا به استفاده در زندگی واقعی نزدیک‌تر می‌شوند. با این حال، از آنجا که ساختن این مواد ساده نیست، رسیدن به این مرحله زمان‌بر خواهد بود.