محققان برای نخستین‌بار، موفق شده‌اند آلیاژ جدیدی از مس بسازند که یکی از مقاوم‌ترین مواد مبتنی بر مس ساخته‌شده تاکنون است. این آلیاژ تازه، ترکیبی از مس، تانتالیوم و لیتیوم است که در مقیاس نانو طراحی شده تا بتواند دماها و تنش‌های بسیار شدید را تحمل کند و می‌تواند کاربردهای حیاتی در صنایع هوافضا، دفاعی و صنعتی داشته باشد.
به گزارش زومیت، مارتین هارمر، استاد ممتاز مهندسی در دانشگاه لهای در بثلهم پنسیلوانیا و از نویسندگان مطالعه، در بیانیه‌ای گفت: «این یک علم پیشرو است؛ ساخت ماده‌ای جدید که رسانایی عالی مس را با استحکام و دوام در حد اَبَرآلیاژهای مبتنی بر نیکل ترکیب می‌کند.»
آلیاژ جدید علاوه بر پایداری، قابلیت رسانایی بالا نیز دارد
در حال حاضر، رایج‌ترین موادی که در محیط‌های دارای تنش بالا مانند موتورهای توربین گازی و تجهیزات پردازش شیمیایی استفاده می‌شوند، ابرآلیاژهای مبتنی بر نیکل هستند که از استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و تحمل دماهای بالا برخوردارند.
مقطع عرضی از آلیاژ مسی جدید، که در آن نقاط نارنجی نشان‌دهنده‌ی اتم‌های مس، نقاط زرد نشان‌دهنده‌ی اتم‌های تانتالیوم و نقاط آبی نمایانگر اتم‌های لیتیوم هستند.
به گزارش لایوساینس، ابرآلیاژهای مبتنی بر نیکل از نظر رساناییِ الکتریکی ضعف دارند و این محدودیت، برخی از کاربردهای بالقوه‌ی آن‌ها را کاهش می‌دهد. برای حل این مشکل، پژوهشگران ساختاری ساندویچ‌مانند ایجاد کردند و ریزرسوب‌های مس-لیتیوم را بین دو لایه‌ی غنی از تانتالیوم قرار دادند؛ عنصری که به‌شدت در برابر خوردگی مقاوم است. سپس تیم تحقیقاتی ماده‌ی به‌دست‌آمده را با افزودن مقدار بسیار اندکی لیتیوم اصلاح کرد تا ساختار ریزرسوب‌ها به مکعب‌های پایدار تبدیل شود و استحکام و مقاومت حرارتی آلیاژ را تقویت کند.
کران سولانکی، استاد مهندسی دانشگاه ایالتی آریزونا و از نویسندگان مطالعه، می‌گوید همان‌طور که در بدن انسان به دنبال نشانه‌های تغییرات سلولی (اثر انگشت جهش سلولی) برای شناسایی سرطان می‌گردیم، در مواد ساختاری نیز می‌توان به دنبال اثر انگشت تغییرات ناشی از رویدادهایی مانند تابش یا گرما بود. در این مطالعه، پژوهشگران با ایجاد رسوبات مس-لیتیم در کنار یک لایه‌ی پایدار از تانتالوم، موفق شدند ساختار ماده را طوری اصلاح کنند که این اثر انگشت آسیب در دمای بالا تغییر کند و ماده، مقاومت بیشتری در برابر تخریب حرارتی از خود نشان دهد.
بعد از تمام مراحل، ماده‌ی حاصل، ترکیبی چشمگیر از ویژگی‌ها را ارائه می‌دهد. علاوه بر رسانایی الکتریکی، این آلیاژ می‌تواند دماهایی تا ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد را تحمل کند و در دمای اتاق، فشار حداکثری ۱۱۲۰ مگاپاسکال را تاب آورد، که بیش از یک‌و‌نیم برابر حداکثر فشاری است که فولاد می‌تواند تحمل کند.
پژوهشگران می‌گویند ویژگی‌های بهتر ماده‌ی جدید به این معناست که می‌توان از آن در کاربردهای گوناگونی بهره برد. هارمر افزود: « این دستاورد، پایه‌ای برای صنعت و بخش نظامی فراهم می‌کند تا مواد جدیدی برای فناوری‌های مافوق صوت و موتورهای توربینی با کارایی بالا بسازند.»
یافته‌های مطالعه در مجله‌ی Science منتشر شده است.
