|
Опавшие листья смешали с магнием и создали суперметалл
|
|
|
|
Мир полагается на магний, но это не тот металл, который обычно попадает в заголовки газет. Сталь образует каркас самых высоких зданий в мире, самые современные самолеты в мире изготавливаются из алюминия, а титан входит в состав важнейших компонентов большинства космических ракет. Однако за многими из этих металлических чудес скрывается магний, самый легкий конструкционный металл, используемый сегодня. Чистый магний на 30% легче алюминия, а сплавы, изготовленные на его основе, имеют более высокую температуру плавления, что делает их идеальными для автомобильной и авиационной промышленности. Магний содержится даже в большинстве алюминиевых банок из-под напитков в количестве около 5 процентов.
|
|
|
|
Ученые из Национального университета Сингапура предложили уникальный в своем роде “сплав”, который сочетает в себе опавшие листья - сельскохозяйственные отходы от выращивания манго - с чистым магнием. Удивительно, но демпфирующая способность магния, легированного в листовой порошок (он же способность противостоять вибрации), увеличилась на 54% по сравнению с чистым магнием. Результаты исследования были опубликованы в журнале Metals.
|
|
|
|
“[Магний] приобрел широкий интерес как для промышленного, так и для биомедицинского применения благодаря своей высокой удельной прочности, хорошей обрабатываемости, отличной демпфирующей способности и природному изобилию”, - пишут авторы. “Переработанные материалы из биомассы, такие как листовой порошок, продемонстрировали многообещающий потенциал в различных областях применения, включая керамику, катализаторы, суперконденсаторы и даже материалы, поглощающие микроволновые излучения”.
|
|
|
|
|
|
|
Учитывая эти две идеи и постоянное стремление ученых найти способы снижения веса магниевых сплавов без ущерба для эксплуатационных характеристик, исследовательская группа решила выяснить, может ли листовая биомасса добавить преимуществ магниевым композитам. Чтобы добиться этого прорыва, исследовательская группа просто собрала опавшие листья с деревьев манго (Mangifera indica) и высушила их с помощью микроволновой печи (не какой-нибудь навороченной лабораторной микроволновой печи, а обычной конвекционной печи Sharp). Затем листья измельчали в блендере и сушили в печи, в результате чего получался порошок из высушенных листьев.
|
|
|
|
Затем порошок был добавлен в магний, составив всего 5% от конечной смеси. В процессе спекания (технология производства с использованием давления и высокой температуры, которая превращает порошкообразные металлы в плотные структуры) высушенный порошок испарялся, оставляя после себя микроскопические поры. Хотя отверстия в металле могут показаться неприятными, оказывается, что эти поры сделали новый улучшенный материал из магния более амортизирующим.
|
|
|
|
Чтобы получить наилучший материал, ученым пришлось подобрать оптимальную температуру для процесса экструзии. При слишком высокой температуре растительный порошок превращается в углерод, который может вызвать коррозию. С другой стороны, слишком холодная обработка приводит к негативным последствиям.
|
|
|
|
“Механические характеристики показали компромисс при снижении температуры экструзии: более низкие температуры привели к увеличению пористости, что привело к снижению твердости, прочности на сжатие и пластичности”, - пишут авторы.
|
|
|
|
Они обнаружили, что экструзия, проводимая при температуре около 350 градусов Цельсия, дает наилучшие результаты для смеси сухого порошка из листьев магния, поскольку при этом металлические зерна плотно уплотняются, так что конечный продукт не поддается изгибу.
|
|
|
|
“Эти результаты не только подчеркивают потенциал использования природной биомассы в металлических системах для создания легких и экологичных материалов, - пишут авторы, - но и закладывают прочную основу для будущих исследований в области проектирования композитов из металла и биомассы, оптимизации обработки и повышения производительности при минимизации потенциальных ограничений”.
|
|
|
|
Магний и без того был одним из самых универсальных компонентов сплавов, но ученые доказывают, что его удивительные композитные свойства простираются дальше, чем мы могли себе представить.
|
|
|
|
Источник
|
