211service.com
Laureát kvazikrystalu
Dan Shechtman , Philip Tobias, profesor materiálového inženýrství na Haifa Technion Israel Institute of Technology, získal minulý týden Nobelovu cenu za chemii za rok 2011 za objev kvazikrystalů – formy hmoty s atomovou strukturou, která byla dříve považována za nemožnou.
V roce 1982 Shechtman objevil novou atomovou strukturu při studiu rychle ochlazené směsi hliníku a manganu. Na rozdíl od běžného krystalu, který má uspořádanou, opakující se strukturu, tento materiál obsahoval vzor, který se nikdy neopakoval. Od té doby bylo objeveno mnoho dalších druhů kvazikrystalů.
V roce 1992 změnila Mezinárodní unie krystalografie oficiální definici krystalu tak, aby zahrnovala Shechtmanův objev.
DĚTI : Existují příležitosti k vymýšlení nových typů materiálů kvůli kvazikrystalům?
Shechtman: V kvazikrystalech je vždy něco nového. Na celém světě na tom pracuje tolik lidí, takže každý měsíc dochází k novému vývoji. Pokud používáte materiál pro aplikaci, pak potřebujete speciální vlastnost, která bude lepší než jiné materiály – jinak proč používat tento materiál? Kvaziperiodické materiály mají určité vlastnosti, které jsou jedinečné, jako jsou elektrické vlastnosti, optické vlastnosti, tvrdost a nepřilnavé vlastnosti. Směr světla skrz tento materiál je jiný. Elektricky se chovají velmi zvláštním způsobem v závislosti na teplotě. Některé z těchto vlastností byly použity.
Jaký byl první produkt na bázi kvazikrystalů?
První aplikací byl nepřilnavý povlak na pánvích a kuchyňském náčiní. Pokud vaříte na kvazikrystalech, vaše omeleta se na nich nepřichytí, jako teflon. Ale na rozdíl od teflonu, pokud použijete nůž v [kvazikrystalové] pánvi, nůž zničíte. Když máte teflon a používáte nůž, zničíte teflon. Zničený teflon není zdravý. Mám pánev, která je plazmově potažena kvazikrystaly a funguje dobře. Vyrobila ho francouzská společnost Sitram. Zavřeli výrobní linku, protože měli pár problémů s reakcí povlaku se solí. Pokud lidé vaří s velkým množstvím soli, rozleptá kvazikrystalický povlak. Lidem se to nelíbilo, tak nepokračovali.
Citace Nobelovy ceny říká, že kvazikrystaly jsou křehké, ale mohou vyztužit ocel jako brnění. Jaké jsou praktické aplikace?
Sandvik, společnost ve Švédsku, vyrábí precipitačně kalenou nerezovou ocel, která má zajímavé vlastnosti. Ocel je zpevněna malými kvazikrystalickými částicemi a nekoroduje. Je to extrémně pevná ocel. Používá se pro vše, co se dotýká pokožky, například žiletky nebo chirurgické nástroje. Když se materiál deformuje takovým způsobem, že neskočí zpět, ve většině případů je deformace způsobena procesem nazývaným dislokační klouzání. V materiálu jsou vady, které způsobují dislokace. Pokud se mohou volně pohybovat, je snadné materiál ohnout. Pokud je ale něco zastaví, tak je to obtížnější a materiál je tvrdší a pevnější. Tyto malé kvazikrystalické částice brání pohybu dislokace v materiálu.
Citace také říká, že kvazikrystaly se používají k vývoji tepelné izolace, LED diod, dieselových motorů a nových materiálů, které přeměňují teplo na elektřinu. Jaké nové aplikace jsou podle vás nejslibnější ?
Protože některé z těchto materiálů mají nízký koeficient tření a mají nepřilnavé vlastnosti a jsou také tvrdé, představte si, co by se stalo, kdybyste rychlým procesem tuhnutí, procesem atomizace plynem, vyrobili kvazikrystalický prášek v malých kuličkách. jemné prášky v plastu. Protože jsou tyto částice pevné a odolávají tření a opotřebení, můžete z tohoto plastu vyrobit ozubená kola a ozubená kola nebudou erodovat kvůli těmto vloženým částicím. Je to jako ochrana před erozí. To může sloužit ve ventilátorech a ventilátorech, které mají plastové převody. Také tepelná vodivost některých z těchto kvazikrystalů je velmi špatná. Je to skoro izolant. Můžete s ním tedy potahovat a izoluje proti prostupu tepla.
Ikosahedrit, přirozeně se vyskytující kvazikrystalický minerál, byl identifikován ve vzorku z řeky Khatyrka v Chukhotka v Rusku. Bude to užitečné?
Toto je důležitý objev, protože je to první nalezený v přírodě, ale neexistují žádné praktické aplikace. Existuje mnoho, mnoho kovů, ale pokud si myslíte, že všechny kovy lze použít k něčemu užitečnému, zamyslete se znovu. Podívejte se na stavební materiály. Máme ocel, která je na bázi železa, máme slitiny hliníku, slitiny hořčíku, slitiny na bázi titanu, slitiny na bázi niklu, slitiny mědi a to je asi tak všechno, pokud jsem na nějaké nezapomněl. Co dělají všechny ostatní kovy? Jaké jsou aplikace ytterbia? Jaké jsou aplikace všech ostatních kovů? Takže mít žádost o materiál není triviální.