05:39 22 Januar 2020
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    Wissenschaftler der Nationalen Nuklearforschungsuniversität (MEPhI) und der Nationalen MISIS-Universität für Technik und Forschung haben neue Funktionsmaterialien aus Legierungen mit Formgedächtnis entwickelt. Auf ihrer Grundlage ist es möglich, zahlreiche Mikrogeräte für Medizin, Raumfahrt und Flugzeugbau und andere Bereiche zu entwickeln.

    Die Ergebnisse der Arbeit sind in der Zeitschrift „Materials“ veröffentlicht.

    Die Experten stellten fest, dass die erzielte Legierung zu den „intelligenten“ Materialien gehört - mit Formgedächtniseffekt (FE) und Superelastizität. Diese sind in der Lage, nach großen Verformungen (bis zu 14 Prozent) ihre Form mittels Erwärmung wiederherzustellen.

    Durch den kombinierten extremen Einfluss der ultraschnellen Abkühlung aus dem flüssigen Zustand und der megaplastischen (intensiven) Verformung konnte aus der TiNiCu-Legierung ein einzigartiges Material mit hohem Kupfergehalt hergestellt werden.

    Nach Ansicht der Wissenschaftler hat die Forschung in den letzten Jahren gezeigt, dass der Schlüssel zum Erhalt neuer ungewöhnlicher Eigenschaften von Materialien die Schaffung einzigartiger struktureller Bedingungen durch extreme Auswirkungen auf Feststoffe ist.

    Die so entstandenen Materialien sind die neueste Errungenschaft der Materialwissenschaft in Grenzzuständen und haben breite Anwendung in der Robotik, Luft- und Raumfahrttechnik, Energietechnik, im Gerätebau sowie in der Biomedizin und den Biotechnologien gefunden.

    „Durch die ultraschnelle Härtung mit einer Abkühlgeschwindigkeit der Schmelze von etwa einer Million Grad pro Sekunde wurden Bänder aus Legierungen des TiNi-TiCu-Systems mit einem hohen Kupfergehalt in der Dicke von 30 bis 50 Mikrometern im amorphen Zustand in Form von Metallglas erhalten", sagte Professor Alexander Scheljakow vom MEPhI-Institut für Festkörperphysik und Nanosysteme,.

    Die gewonnenen dünnen, schnell gehärteten Bänder aus TiNiCu-Legierungen erwiesen sich als vielversprechendes Material für die Herstellung von Miniatur-Hochgeschwindigkeits-Bauelementen, da sie eine schmale Temperaturhysterese für das FE-Auftreten aufweisen.

    „Weiterhin haben wir die Methode der Torsion unter hohem Druck angewendet. Proben von amorphen Bändern wurden zwischen zwei Ambosse gelegt und unter riesigem Druck komprimiert. Der untere Amboss drehte sich und unter dem Einfluss von Oberflächenreibungskräften wurde die Probe durch eine Verschiebung verformt. Da die Einwirkung gleichzeitig unter Druck- und Torsionsbedingungen stattfand, wurde die Probe nicht zerstört, sondern megaplastisch verformt", sagte Scheljakow.

    Dies eröffnet nach Ansicht der Wissenschaftler die Möglichkeit zur Entwicklung innovativer Funktionsmaterialien mit hohen FE-Eigenschaften und einer homogenen submikro- und nanoskaligen Struktur. Dies wird dazu beitragen, eine Reihe von Mikrogeräten zu entwickeln wie Mikropinzetten, Mikroventile, Mikroerfassungen und Mikroantriebe für relevante Bereiche wie die Mikrobiotechnologie oder die Technologie der elektromechanischen Mikro-(Nano)-Systeme.

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    Tags:
    Nano-Partikel, Nano-Technologie, MISIS, Nationale Universität für Nuklearforschung (MEPhi)