อะลูมิเนียมน้ำหนักเบาพิเศษ เผยแนวคิดใหม่ในการออกแบบวัสดุ

ตามเว็บไซต์ของ Phys เมื่อวันที่ 22 กันยายน หากคุณใส่ช้อนอลูมิเนียมลงในถังที่มีน้ำ ช้อนจะจมลงไปด้านล่างAlexander Boldyrev นักเคมีจาก Utah State University กล่าวว่าเป็นเพราะโลหะอะลูมิเนียมทั่วไปมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ
อย่างไรก็ตาม หากโครงสร้างของโลหะในครัวเรือนทั่วไปสามารถออกแบบใหม่ได้ในระดับโมเลกุล (ดังที่ Boldyrev และเพื่อนร่วมงานทำกับการสร้างแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์) ก็สามารถผลิตอะลูมิเนียมผลึกที่เบาเป็นพิเศษที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำได้Boldyrev และนักวิทยาศาสตร์ ILIYA getmanskii, Vitaly Koval, Russian minyaev และ Vladimir Minkin จาก Southern Federal University of rostovtang state ในรัสเซีย ตีพิมพ์ผลการวิจัยและผลการวิจัยของพวกเขาในฉบับออนไลน์ของ Journal of Physical Chemistry C เมื่อวันที่ 18 กันยายน 2017 การวิจัยของทีม ได้รับการสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติและกระทรวงวิทยาศาสตร์และการศึกษาของรัสเซีย

Boldyrev ศาสตราจารย์ในภาควิชาเคมีและชีวเคมีของ Utah State University ในสหรัฐอเมริกากล่าวว่า "ความท้าทายที่เพื่อนร่วมงานของฉันเสนอนั้นเป็นนวัตกรรมใหม่ ๆ พวกเขาเริ่มต้นด้วยเพชร วัสดุประเภทขัดแตะที่รู้จักกันดี และใช้อะตอมอะลูมิเนียมเพื่อทดแทน อะตอมของคาร์บอนแต่ละอะตอมในโครงตาข่ายเพชรเพื่อให้ได้จัตุรมุขใหม่"
ด้วยการจำลองการคำนวณของทีม จึงสามารถพิสูจน์ได้ว่าโครงสร้างนี้มีรูปแบบคริสตัลอะลูมิเนียมแบบใหม่ที่ metastable และน้ำหนักเบายิ่งไปกว่านั้น น่าแปลกใจที่วัสดุอะลูมิเนียมที่มีโครงสร้างนี้จะมีความหนาแน่นเพียง 0.61 g/cc เมื่อเทียบกับอะลูมิเนียมทั่วไปที่มีความหนาแน่น 2.7 g/cc
"ซึ่งหมายความว่าวัสดุที่ได้จากการตกผลึกในรูปแบบนี้จะสามารถลอยบนน้ำได้เนื่องจากความหนาแน่นของน้ำคือ 1 g / cc"

Boldyrev กล่าว
ลักษณะเฉพาะนี้จะทำให้การนำโลหะที่ไม่ใช่แม่เหล็ก โลหะที่ทนต่อการกัดกร่อน โลหะที่ให้ผลตอบแทนสูง มีราคาค่อนข้างต่ำ และง่ายต่อการผลิตโลหะและวัสดุอื่นๆ ไปสู่ความสูงใหม่
BodyRev กล่าวว่า: "กระสวยอวกาศ ยารักษาโรค สายไฟ และชิ้นส่วนรถยนต์ที่เบาและประหยัดน้ำมันมากขึ้นเป็นขอบเขตการใช้งานที่ฉันนึกถึงในปัจจุบัน แน่นอนว่ายังเร็วเกินไปที่จะพิจารณาการใช้วัสดุนี้ ยังมีอีกหลายประเด็นที่ไม่ทราบให้ศึกษาเกี่ยวกับเนื้อหานี้ เช่น เราไม่รู้อะไรเกี่ยวกับความแรงของวัสดุนี้"
อย่างไรก็ตาม BodyRev ยังกล่าวอีกว่าการค้นพบครั้งสำคัญนี้ยังคงเป็นจุดเริ่มต้นของวิธีการออกแบบวัสดุแบบใหม่Boldyrev กล่าวว่า "แง่มุมที่น่าตื่นเต้นที่สุดของการวิจัยนี้คือได้รับวิธีการออกแบบใหม่ โดยใช้โครงสร้างที่เป็นที่รู้จักในการออกแบบวัสดุใหม่ วิธีนี้จะปูทางสำหรับการค้นพบเพิ่มเติมในอนาคต"