นิทินอลถูกเปลี่ยนให้เป็นวัสดุยืดหยุ่นที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษซึ่งสัญญาว่าจะสร้างปีกที่เปลี่ยนรูปได้

เครื่องบินเปลี่ยนรูปร่างยังคงเป็นแนวคิดในนิยายวิทยาศาสตร์ เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ต้องดิ้นรนเพื่อพัฒนาวัสดุที่มีความยืดหยุ่นและแข็งแรงพอที่จะทนทานต่อสภาพการบิน

ขณะนี้นักวิจัยได้พัฒนาวัสดุนิทินอลที่มีความยืดหยุ่นสูงเป็นพิเศษ วัสดุนี้มีความแข็งแรงเท่ากับเหล็ก แต่มีความยืดหยุ่นมากกว่าถึง 20 เท่า และยังสามารถยืดได้เหมือนยาง ทำให้สามารถนำไปใช้ทำปีกที่เปลี่ยนรูปได้

ผลการวิจัยที่เกี่ยวข้องได้รับการตีพิมพ์ใน Nature ฉบับใหม่ (DOI:10.1038/s41586-024-07900-4) ผู้เขียนหลักมาจากสถาบันวัสดุศาสตร์แห่งชาติ (NIMS), มหาวิทยาลัย Xi 'an Jiaotong, มหาวิทยาลัยเสฉวน, Lonji Green Energy และห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เรื่องควบแน่นแห่งชาติปักกิ่ง, สถาบันฟิสิกส์, Chinese Academy of Sciences

▲ การเปรียบเทียบโลหะผสม DS-STG กับโลหะผสมทั่วไปและวัสดุอินทรีย์

การศึกษาก่อนหน้านี้ได้พิสูจน์แล้วว่าโลหะผสม Ti-Ni มีคุณสมบัติพิเศษบางอย่าง เช่น สามารถยืดจนถึงขีดจำกัดได้สูงกว่าโลหะผสมอื่นๆ มาก ในขณะที่ยังคงรูปร่างไว้ไม่เปลี่ยนแปลง เมื่ออุณหภูมิของโลหะผสมเพิ่มขึ้น ก็สามารถกลับคืนรูปเดิมได้ ปัญหาคือคุณสมบัตินี้มีอุณหภูมิจำกัดมาก

▲ โลหะผสม DS-STG สามารถแสดงความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษเหมือนโพลีเมอร์และทนทานต่อคุณสมบัติความล้าจากความเครียดสูงในช่วงอุณหภูมิที่หลากหลายได้ดีเยี่ยม

ในการตอบสนอง ศาสตราจารย์ Ren Xiaoxun ของ NIMS ได้คิดค้น "ขั้นตอนสามขั้นตอน" ที่ช่วยให้โลหะผสม Nitinol สามารถแสดงคุณสมบัตินี้ในช่วงอุณหภูมิที่กว้างขึ้น

ขั้นแรก นักวิจัยได้เปลี่ยนรูปและยืดโลหะผสมออกมากกว่า 50 เปอร์เซ็นต์ จากนั้นพวกเขาก็อุ่นมันไว้ที่ 300 องศา C แล้วทำซ้ำอีกครั้ง ครั้งที่สาม โลหะผสมอาจยาวขึ้นอีก 12 เปอร์เซ็นต์ เมื่อสิ้นสุดกระบวนการ วัสดุสามารถทนต่อแรงกดดันได้ 18 ซึ่งสูงกว่าความดันบรรยากาศปกติ 000 เท่า มีคุณสมบัติที่แข็งแกร่งเพียงพอเทียบเท่ากับเหล็ก และมีความยืดหยุ่นมากกว่าโลหะผสมที่ใช้ทั่วไปถึง 20 เท่า

▲ ตระหนักถึงเส้นทางเทอร์โมแมชชีนนิ่งสามขั้นตอนของโลหะผสม DS-STG และโครงสร้างจุลภาคของตัวอย่างหลังจากแต่ละขั้นตอน

จนถึงขณะนี้ นักวิจัยประสบความสำเร็จในการสร้างโลหะผสมไทเทเนียม-นิกเกิลแสดงคุณสมบัตินี้ในช่วงอุณหภูมิกว้างตั้งแต่ -80 องศาเซลเซียส ถึง 80 องศาเซลเซียส

โลหะผสมแสดงคุณสมบัติเหล่านี้เพราะมันมีพฤติกรรมเหมือนแก้วมากกว่าโลหะ Ren บอกกับ NewScientist มีหลายบริเวณในโลหะผสมที่มีการจัดเรียงโมเลกุลในลักษณะที่สามารถรองรับวัสดุให้เปลี่ยนรูปแทนที่จะแตกหัก ในขณะที่แก้วไม่มีบริเวณดังกล่าวจึงเปราะ

เป็นที่น่าสังเกตว่าเนื่องจากวิธีการพัฒนาวัสดุนี้ง่ายมาก กระบวนการดำเนินการและผลลัพธ์จึงสามารถทำซ้ำได้ในห้องปฏิบัติการอื่น และวัสดุนี้ยังเหมาะสำหรับการผลิตทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ด้วย เชื่อกันว่าจะมีการวิจัยเพิ่มเติมในอนาคต