Lassen Sie ein Aluminiummesser ins Wasser fallen und es sinkt schnell auf den Boden. Ein Team von Materialwissenschaftlern hat jedoch gerade etwas geschaffen, das dies ändern könnte. Forscher haben eine neue Form von Aluminium mit einer außergewöhnlich geringen Dichte entwickelt, damit dies möglich istleicht schweben.
Aluminium ist nach wie vor eine der wertvollsten und am häufigsten verwendeten Substanzen der Materialwissenschaften. Ein Team aus Forschern aus den USA und Russland hat das Haushaltsmetall auf molekularer Ebene umstrukturiert. Das Ergebnis war eine neue ultraleichte kristalline Form von Aluminium, die leichter als istWasser.
Alexander Boldyrev arbeitet als Chemiker bei Utah State University .
"Der Ansatz meiner Kollegen bei dieser Herausforderung war sehr innovativ" sagte Boldyrev, Professor am Department of Chemistry and Biochemistry der USU. "Sie begannen mit einem bekannten Kristallgitter, in diesem Fall einem Diamanten, und ersetzten jedes Kohlenstoffatom durch ein Aluminiumtetraeder."
Das kristalline Aluminium - auch bekannt als supertetraedrisches Aluminium - hat eine Dichte von 0,61 Gramm pro Kubikzentimeter . Normales Aluminium hat eine Dichte von 2,7 Gramm pro Kubikzentimeter. Zum weiteren Vergleich kommt dieses kristalline Aluminium der Lithiumdichte von 0,5 Gramm pro Kubikzentimeter nahe. Außerdem ist es weniger dicht als Kalium 0,86 Gramm / cm Würfel und Natrium 0,97Gramm / cm gewürfelt. Und Aluminium hat nicht annähernd das hochexplosive Reaktion zu Wasser, das die oben genannten Elemente tun ... Stahl - ein weiteres der am häufigsten verwendeten Metalle der Welt - hat eine Dichte von 7,75 Gramm / cm Würfel.
Die Auswirkungen dieser scheinbar geringfügigen Anpassung der Dichte könnten für jede Branche, die Aluminium verwendet, Volumen bedeuten. Die Raumfahrt könnte effizienter werden. Leichtere Nutzlasten und leichtere Fahrzeuge bedeuten geringere Kosten und Kraftstoffeinsparungen. Die Verkabelungskosten könnten für die kommerzielle Verwendung von Aluminium als sinkenweniger wird für den gleichen leitenden Effekt verwendet.
Boldyrev sagte jedoch, es sei noch zu früh, um über die Fülle potenzieller Vorteile für das kristalline Aluminium zu spekulieren, da das Team noch keine produziert hat.
"Raumfahrt, Medizin, Verkabelung und leichtere, sparsamere Autoteile sind einige Anwendungen, die in den Sinn kommen", sagte Boldyrev. "Natürlich ist es sehr früh, darüber zu spekulieren, wie dieses Material verwendet werden könnte. Es gibt vieleUnbekannte. Zum einen wissen wir nichts über seine Stärke. "
Aluminium wird im Materialbau vor allem wegen seiner Formbarkeit und Leichtbauweise verwendet. Aluminium hat ein Drittel der Dichte und Härte von Stahl, kann jedoch leicht zu anderen Metallen hinzugefügt werden, um Legierungen zu bilden, die auf einen Bedarf zugeschnitten werden können.Zum Beispiel kann Aluminium mit Mangan kombiniert werden, um die Festigkeit des Materials zu erhöhen. Das Team hat jedoch noch nicht gesehen, dass die neu gestaltete Aluminiumstruktur greifbar wird - zumindest noch nicht.
Es ist nicht das erste Mal, dass ein supertetraedrisches Material synthetisiert wurde. Ein Kupferverbindungscluster wurde in einer ionischen Flüssigkeit in synthetisiert. 2012 . Und für die Teams ist dieses neue Aluminium besonders für die Zukunft der Technik im Materialdesign vielversprechend.
"Ein erstaunlicher Aspekt dieser Forschung ist der Ansatz: Verwendung einer bekannten Struktur zum Entwerfen eines neuen Materials. Dieser Ansatz ebnet den Weg für zukünftige Entdeckungen." sagte Boldyrev .
Via : USU