NUOVO MATERIALE IN GRADO DI RESISTERE A TEMPERATURE ESTREME SCOPERTO TOTALMENTE PER CASO

Una scoperta straordinaria e accidentale da parte di ricercatori australiani di un nuovo materiale che non si contrae né si espande a temperature estreme, chiamato "espansione termica zero" ha il potenziale per rivoluzionare la tecnologia aerospaziale e medica . Fa anche a pezzi ciò che tutti hanno imparato sulla materia nella classe di scienze di quinta elementare.

L'espansione termica zero, spesso abbreviata come ZTE, è una proprietà specifica di un materiale che si riferisce alle condizioni in cui il materiale non si espande o si contrae in dimensioni o volume. Il curriculum di scienze della scuola elementare insegna a tutti che i cambiamenti di temperatura causano cambiamenti nelle proprietà fisiche dei materiali, di solito nella forma del loro volume o densità. I materiali che possiedono forme di ZTE sono estremamente rari e quelli che rimangono nel loro stato originale solo in intervalli di temperatura molto specifici e piccoli.

Ciò rende i materiali con la proprietà di espansione termica zero inestimabili in applicazioni specifiche in cui le temperature possono variare in modo significativo, come la tecnologia spaziale che deve resistere sia al caldo estremo che al freddo estremo.

La proprietà ZTE è ancora più rara nei materiali puri. È quasi sempre ottenuto dall'unione di diverse mescole con diverse finestre di espansione o contrazione nel tentativo di bilanciarle a zero alle temperature desiderate. Ciò può allo stesso tempo rendere più difficile capire con precisione come agiscono determinate parti del composto in determinate condizioni.

Gli scienziati dell'Università australiana del New South Wales hanno scoperto per caso il nuovo materiale durante la ricerca sulle batterie, dove hanno notato le sue straordinarie proprietà.

Il materiale stesso mescola molti altri composti: ossigeno, alluminio, tungsteno e scandio. La sua finestra per l'espansione termica zero è enorme. Secondo lo studio, il materiale mantiene il suo stato naturale quasi interamente sia che si trovi di fronte a condizioni di 4 Kelvin o 1400 K. Il primo calcola oltre -450 gradi Fahrenheit, con il secondo che raggiunge oltre 2000 gradi - più caldo della maggior parte della lava che erutta dal moderno vulcani .

I ricercatori non sono attualmente sicuri di cosa stia producendo esattamente questo effetto nel nuovo materiale ortorombica. Il professore universitario Neeraj Sharma ha affermato che l'indagine è ora focalizzata sui dettagli per capire perché il materiale ha queste eccezionali proprietà termiche.

"Quale parte recita a quale temperatura, beh, questa è la prossima domanda", ha affermato Sharma. "Lo scandio è più raro e più costoso, ma stiamo sperimentando altri elementi che potrebbero essere sostituiti e la stabilità è mantenuta".

Le applicazioni per materiali con espansione termica zero erano già enormi, ma per materiali con capacità termiche estreme come questo, il futuro è ancora più luminoso. Il posto più ovvio per implementarlo sarebbe nella tecnologia spaziale, data la sua capacità di non solo essere in grado di resistere e rimanere costante sia durante gli incendi di decollo che lo zero assoluto dello spazio.

Altri materiali che possono raggiungere livelli di ZTE lo fanno a causa di diversi composti che lavorano insieme, ma questo avviene a scapito della forza del materiale, che li porta a rimanere in qualità del suono per un periodo di tempo molto più breve. L'Università del New South Wales attualmente prevede di effettuare ulteriori ricerche sul materiale e con diverse sostituzioni, sperando di portare alla scoperta di composti che mantengono la finestra ZTE estrema senza sacrificare la resistenza. Questo vale anche per l'aeronautica, poiché il freddo pungente dei venti ad alta velocità e gli incendi dei motori sarebbero nulla in confronto agli estremi oltre il pianeta.

Un'altra applicazione si presenta sotto forma di medicina, in particolare impianti chirurgici nel corpo umano. Il potenziale per gli impianti di espandersi o contrarsi mentre si trovano all'interno dei propri organi è incredibilmente pericoloso, ma se si utilizzassero materiali come quelli trovati dai ricercatori australiani, il problema stesso potrebbe essere ridotto al minimo. E se il corpo umano dovesse raggiungere oltre la sua soglia ZTE di 1400 Kelvin, allora non c'è molto che qualcuno potrebbe davvero fare per te (o per ciò che resta) comunque.

Liam Stewart è uno studente della New York University e studia giornalismo e scienze politiche. Attualmente si occupa di scienza, spazio e tecnologia a The Debrief.