Космические переключатели: новый сплав помнит форму при температуре -200 градусов
Ученые разработали новый сплав на основе меди, алюминия и марганца, который обладает эффектом памяти формы при температурах до -200°C. Работа была опубликована в журнале Communications Engineering.
Эффект памяти формы — способность материалов или устройств запоминать изначальную или оптимальную форму и возвращаться в нее после нагрузок. На бытовом уровне мы сталкиваемся с этим эффектом при пользовании ортопедической подушкой или адаптивным компьютерным креслом, которое умеет подстраиваться под конституцию хозяина.
Сплавы с эффектом памяти формы при охлаждении могут деформироваться, но при нагревании возвращаются в прежний вид, как бы «запоминая» свое первоначальное состояние. Уникальный новый сплав потенциально может быть использован в космическом оборудовании и наземных криогенных технологиях, связанных с водородом и другими сжиженными газами, где эксплуатация при температуре ниже -100°C является нормой.
Ранее изученные титано-никелевые сплавы с эффектом памяти не смогли сохранить свою способность сохранять форму при температуре ниже -20°C, несмотря на их превосходные характеристики при комнатных и умеренно высоких температурах.
В ходе исследования была поставлена задача найти первый функциональный материал для привода, способный обеспечить высокую производительность при температурах ниже -100 °C. Приводы — это механические компоненты, которые преобразуют какие-либо входные данные в энергию движения. Без них не обходятся ни механизмы, предназначенные для работы в открытом космосе или в Антарктиде, ни повседневное промышленное, транспортное и бытовое оборудование.
Инженеры из нескольких университетов Страны восходящего солнца, Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) и Национальной астрономической обсерватории Японии создали прототип механического теплового выключателя, используя в качестве привода новый сплав меди, алюминия и марганца (Cu-Al-Mn).
Было показано, что прибор из этого сплава эффективно работает при температуре -170 °C, регулируя теплопередачу путем переключения между контактным и бесконтактным режимами в зависимости от изменения температуры. Эксплуатационные характеристики сплава можно регулировать, меняя его состав. Авторы разработки уверены, что ни один сплав с памятью формы просто не способен эффективно работать при такой температуре продолжительное время.
Сплав Cu-Al-Mn — это первый материал для приводов, способный обеспечить высокую производительность в криогенных условиях при температурах ниже -100°C.
Среди потенциальных сфер применений переключателей из нового сплава — системы охлаждения космических телескопов. Простота и компактность таких механических термовыключателей делают их незаменимыми для будущих космических полетов, освоения Луны и Марса и для технологий, связанных с транспортировкой и хранением водорода и других сжиженных газов.
Недавно ученые из Страны восходящего солнца разработали машинный алгоритм, позволяющий спрогнозировать свойства любого, еще не существующего металлического сплава в течение нескольких минут.
