Тела при нагревании расширяются, но не всегда
Международная команда ученых разработала уникальный сплав из четырех химических элементов, который практически не расширяется при нагревании. Материал представляет особый интерес в областях применения с экстремальными температурными колебаниями, например, в авиации и космосе.
Большинство металлов расширяются при повышении температуры. Например, Эйфелева башня летом примерно на 10-15 сантиметров выше, чем зимой, из-за теплового расширения. Однако этот эффект крайне нежелателен для многих технических применений.
Ученые давно ищут материалы, которые практически не меняют размеров независимо от температуры. Это, например, инвар, сплав железа и никеля, известен своим чрезвычайно низким тепловым расширением. Но как это свойство можно объяснить физически, до сих пор было не совсем понятно.
Исследователи из Технического университета Вены и Университета науки и технологий Пекина решили проблему. С помощью сложного компьютерного моделирования им удалось детально изучить эффект инвара и разработать так называемый пирохлорный магнит — сплав, который обладает даже лучшими свойствами теплового расширения, чем инвар. В чрезвычайно широком диапазоне температур, превышающем 400 градусов, его размеры изменяется всего лишь на одну десятитысячную часть на каждый градус. Исследование опубликовано в журнале National Science Review.