Учёные из NIST обнаружили квазикристаллы в новом алюминиевом сплаве, что может революционизировать создание материалов

Исследования, проведённые учеными из американского института NIST, привели к неожиданному открытию, которое может изменить подход к созданию современных сплавов. В журнале Journal of Alloys and Compounds опубликована работа, в которой описывается редкое явление, обнаруженное в новом алюминиевом сплаве. Во время изучения структуры материала под электронным микроскопом инженер Эндрю Ямс заметил необычные закономерности в расположении атомов, которые не соответствовали привычному для кристаллов порядку.

Ямс выдвинул гипотезу о том, что это могут быть квазикристаллы — структуры, где существует порядок, но он не повторяется, в отличие от обычных кристаллических решеток. Чтобы подтвердить свою догадку, учёные провели серию проверок, которые показали, что действительно речь идет о квазикристаллах, выстроенных в форме икосаэдра. Это открытие стало значимым не только с точки зрения теории материаловедения, но и с практической точки зрения, поскольку такие квазикристаллы оказывают укрепляющее воздействие на металл, нарушая слабые участки традиционной кристаллической решётки.

Как выяснилось, этот эффект особенно ценен, так как алюминиевый сплав был создан с использованием метода 3D-печати. Для этого использовался порошок алюминия с добавлением циркония, который укладывался слоями, а лазер расплавлял металл при температуре свыше 2400 градусов Цельсия. Обычно такой процесс приводит к образованию трещин в материале, но добавка циркония и образование квазикристаллической структуры помогли избежать этого дефекта. Это делает материал более прочным, устойчивым к изгибу и разрушению.

Физик Фань Чжан, один из ведущих специалистов в этой области, отметил, что открытие может привести к революционным изменениям в подходах к созданию сплавов. Он подчеркнул, что теперь возможно целенаправленно включать такие структуры в состав материалов, что существенно усилит их характеристики. Особенно это может быть полезно для авиационной и автомобильной промышленности, где необходимо сочетание высокой прочности и лёгкости.