Pesawat mengubah bentuk kekal sebagai konsep dalam fiksyen sains, kerana saintis telah bergelut untuk membangunkan bahan yang fleksibel dan cukup kuat untuk menahan keadaan penerbangan.
Penyelidik kini telah membangunkan bahan anjal super kuat Nitinol. Bahannya sekuat keluli, tetapi 20 kali lebih mudah ditempa, malah boleh meregang seperti getah, membolehkan ia digunakan untuk membuat sayap yang boleh berubah bentuk.
Hasil penyelidikan yang berkaitan telah diterbitkan dalam terbitan baharu Nature (DOI:10.1038/s41586-024-07900-4). Penulis utama adalah daripada Institut Sains Bahan Kebangsaan (NIMS), Universiti Xi 'an Jiaotong, Universiti Sichuan, Tenaga Hijau Lonji, dan Makmal Fizik Bahan Pekat Kebangsaan Beijing, Institut Fizik, Akademi Sains China.
▲ Perbandingan aloi DS-STG dengan aloi logam biasa dan bahan organik
Kajian terdahulu telah membuktikan bahawa aloi Ti-Ni mempunyai beberapa sifat yang luar biasa, seperti boleh meregangkan ke had yang lebih tinggi daripada aloi logam lain sambil mengekalkan bentuknya tidak berubah; Apabila suhu aloi meningkat, ia boleh kembali kepada bentuk asalnya. Masalahnya ialah sifat ini sangat terhad pada suhu.
▲ Aloi DS-STG boleh mempamerkan kekuatan ultra tinggi seperti polimer dan rintangan yang sangat baik terhadap sifat kelesuan terikan tinggi pada julat suhu yang luas
Sebagai tindak balas, profesor NIMS Ren Xiaoxun telah mencipta "prosedur tiga langkah" yang membolehkan aloi Nitinol mempamerkan sifat ini pada julat suhu yang lebih luas.
Pertama, para penyelidik mengubah bentuk dan meregangkan aloi lebih daripada 50 peratus. Kemudian mereka memanaskannya hingga 300 darjah C, dan kemudian mengulanginya lagi. Untuk kali ketiga, aloi boleh dipanjangkan sebanyak 12 peratus lagi. Menjelang akhir proses, bahan boleh menahan tekanan 18,000 kali lebih tinggi daripada tekanan atmosfera biasa, mempunyai sifat yang cukup kuat setanding dengan keluli dan boleh menjadi 20 kali lebih fleksibel daripada aloi yang biasa digunakan.
▲ Realisasikan laluan pemesinan termo tiga langkah aloi DS-STG dan struktur mikro sampel selepas setiap langkah
Setakat ini, para penyelidik telah berjaya membuat aloi titanium-nikel mempamerkan sifat ini dalam julat luas -80 darjah C hingga 80 darjah C.
Aloi mempamerkan sifat-sifat ini kerana ia berkelakuan lebih seperti kaca daripada logam, kata Ren kepada NewScientist. Terdapat kawasan dalam aloi di mana molekul disusun sedemikian rupa sehingga ia boleh menyokong bahan untuk berubah bentuk daripada pecah, manakala kaca tidak mempunyai kawasan sedemikian dan oleh itu rapuh.
Perlu dinyatakan bahawa kerana kaedah membangunkan bahan ini sangat mudah, proses operasi dan hasilnya boleh diulang di makmal lain, dan bahan ini juga sesuai untuk pembuatan industri berskala besar. Adalah dipercayai bahawa kajian lanjut akan muncul pada masa akan datang.
