Исследователи из Национального института материаловедения (NIMS) в Японии сделали важный шаг на пути к созданию самолета, способного менять форму. Их открытие - уникальный высокоэластичный сплав из титана и никеля, который сочетает прочность стали с гибкостью, подобной резине, и имеет потенциал для революционных изменений в авиации.
Идея создания самолета, который может изменять свою форму во время полета, кажется фантастической. Такие летательные аппараты могли бы быть более энергоэффективными и быстрее адаптироваться к изменениям условий полета. Однако ключевая проблема при разработке таких технологий заключается в обеспечении безопасности пассажиров. Материалы, использующиеся для самолетов, должны быть не только гибкими, но и прочными. Именно этот баланс, одновременно высокая прочность и гибкость, долгое время был недостижим для существующих сплавов.
Исследовательская группа NIMS, возглавляемая профессором Сяобингом Реном, предложила решение. Они создали сплав титана и никеля, который не только сохраняет свою форму при растяжении, но и способен возвращаться к первоначальной форме при нагревании. Это делает его особенно перспективным для создания самолетов, способных адаптироваться к изменяющимся условиям полета.
Сплав демонстрирует уникальные свойства: он может растягиваться более чем на 50%, сохраняя свою форму, а при повышении температуры возвращается к исходному состоянию. Важное преимущество - его способность выдерживать огромные нагрузки: до 18 000 раз больше нормального атмосферного давления. Кроме того, гибкость этого сплава оказалась в 20 раз выше, чем у аналогов.
Для достижения таких характеристик исследователи разработали специальную трехэтапную процедуру обработки сплава. Первый этап включал его первоначальное деформирование с последующим нагревом до 300°C, что позволило материалу адаптироваться к новым условиям. Затем сплав был растянут еще раз, и на заключительном этапе его удлинили на 12%, что привело к повышению его прочности и гибкости.
Этот процесс позволил материалу демонстрировать свои уникальные свойства в широком диапазоне температур от -80°C до 80°C. Такой температурный диапазон является критически важным для работы летательных аппаратов в различных условиях.
Профессор Рен объяснил, что сплав ведет себя скорее как стекло, чем как обычный металл, но с важным отличием. В его структуре имеются «семена» деформации - участки, где молекулы материала расположены таким образом, что они поддерживают его гибкость. Это делает сплав гораздо более устойчивым к разрушениям и позволяет ему сохранять свои уникальные свойства даже при значительных нагрузках.
Одним из ключевых преимуществ нового сплава является его относительно простая технология производства. Этот метод может быть воспроизведен в других лабораториях и масштабирован для промышленного производства. Это открывает путь к массовому применению сплава в авиации и других отраслях.
Исследование NIMS может стать началом новой эры в разработке самолетов, способных менять форму, что не только повысит эффективность и скорость воздушных перевозок, но и обеспечит безопасное и устойчивое будущее авиационной отрасли.
