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La lega più resistente

22.08.2018

Gli ingegneri e gli scienziati dei materiali del Sandia National Laboratory hanno creato una lega che, secondo loro, è la più duratura di tutte le leghe metalliche artificiali e naturali conosciute. Composta da oro e platino in determinate proporzioni, la nuova lega è 100 volte più resistente all'usura rispetto al robusto acciaio di alta qualità. Inoltre, questa lega è essa stessa una fonte di lubrificazione solida, che, in condizioni normali, può essere ottenuta solo con un processo difficile e costoso.

La nuova lega è composta da circa il 90% di platino e il 10% di oro. Per dimostrare la durata di questo materiale, Sandia Labs fornisce un esempio colorato. Ad esempio, se qualcuno ha abbastanza soldi per "calzare" un'auto con ruote fatte di una nuova lega, tali ruote, dopo aver percorso una distanza di 1 miglio (1,6 chilometri), perderanno solo uno strato di atomi dalla loro superficie. In altre parole, la risorsa di tali ruote è sufficiente per circumnavigare l'intero globo lungo l'equatore circa 500 volte.

Un fatto interessante è che le leghe di oro e platino non sono una novità da molto tempo, ma non è mai venuto in mente a nessuno di valutare la durabilità di tali materiali. In generale, gli scienziati dei materiali preferiscono leghe metalliche sempre più dure, che sono ampiamente utilizzate nell'industria. La nuova lega non ha un'elevata durezza, tuttavia ha un'elevata conduttività termica e altre caratteristiche che le consentono di resistere agli effetti dannosi delle forze di attrito.

La composizione della nuova lega è stata inizialmente sviluppata utilizzando sofisticate simulazioni al computer. Questa simulazione è stata effettuata a livello atomico, il che ha permesso di scoprire come la posizione e il comportamento dei singoli atomi si riflettono nelle proprietà finali del materiale nel suo insieme. Questo approccio consentirà in futuro di sviluppare materiali che hanno una serie di proprietà predeterminate, dopodiché è possibile effettuare campioni di tali materiali e verificarne la conformità in condizioni del mondo reale.

Durante gli esperimenti con la nuova lega, i ricercatori hanno notato che sulla superficie del materiale si formava costantemente una sottile pellicola nera. Il materiale di questo film si è rivelato essere carbonio con una struttura simile a quella del diamante, e questo film, che svolge il ruolo di un efficace lubrificante solido, si è formato a causa del carbonio proveniente dall'ambiente.

La presenza di un lubrificante al carbonio solido aumenta molte volte la durata della nuova lega. Inoltre, questa lega può essere ora utilizzata in modo specifico per la produzione di lubrificanti solidi, che vengono solitamente prodotti utilizzando un processo molto costoso che prevede l'uso di camere sottovuoto sigillate, riscaldamento ad alta temperatura e prodotti chimici specifici.

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Il rumore del traffico ritarda la crescita dei pulcini 06.05.2024

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Altoparlante wireless Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

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Un nuovo modo di controllare e manipolare i segnali ottici 05.05.2024

Il mondo moderno della scienza e della tecnologia si sta sviluppando rapidamente e ogni giorno compaiono nuovi metodi e tecnologie che ci aprono nuove prospettive in vari campi. Una di queste innovazioni è lo sviluppo da parte di scienziati tedeschi di un nuovo modo di controllare i segnali ottici, che potrebbe portare a progressi significativi nel campo della fotonica. Una recente ricerca ha permesso agli scienziati tedeschi di creare una piastra d'onda sintonizzabile all'interno di una guida d'onda di silice fusa. Questo metodo, basato sull'utilizzo di uno strato di cristalli liquidi, consente di modificare efficacemente la polarizzazione della luce che passa attraverso una guida d'onda. Questa svolta tecnologica apre nuove prospettive per lo sviluppo di dispositivi fotonici compatti ed efficienti in grado di elaborare grandi volumi di dati. Il controllo elettro-ottico della polarizzazione fornito dal nuovo metodo potrebbe fornire la base per una nuova classe di dispositivi fotonici integrati. Ciò apre grandi opportunità per ... >>

Notizie casuali dall'Archivio

Le onde sonore sono sorgenti di gravità negativa che hanno una massa negativa 30.08.2018

Dal punto di vista della fisica classica, a noi nota fin dai tempi della scuola, le onde sonore non sono portatrici di massa. Portano solo un impulso di energia che fa vibrare gli atomi o le molecole della sostanza attraverso la quale passano. Tuttavia, i ricercatori della Columbia University, dopo una serie di studi teorici e calcoli, hanno determinato che le onde sonore, rappresentate come quasiparticelle - fononi, non solo hanno massa, ma producono anche un campo gravitazionale molto debole. Inoltre, secondo i risultati di questi calcoli, i fononi hanno massa negativa e, di conseguenza, generano gravità negativa.

La prima indicazione che le onde sonore hanno una massa diversa da zero è contenuta nella cosiddetta teoria delle particelle puntiformi. Secondo questa teoria, i fononi che si trovano nel mezzo di liquidi superfluidi (superfluidi) ad una temperatura prossima alla temperatura dello zero assoluto sono esposti alle forze gravitazionali, mentre la forza delle interazioni dipende esclusivamente dall'energia (momentum) del fonone e l'equazione che descrive lo stato del superfluido. Se prendiamo come base le equazioni tradizionali, la grandezza delle interazioni fononiche e gravitazionali corrisponde alla massa negativa della quasiparticella, cioè sotto l'influenza della gravità terrestre, ad esempio, la traiettoria del fonone si piegherà verso l'alto.

Questo effetto è assolutamente equivalente all'effetto di rifrazione standard descritto dalla legge di Snell. In presenza di gravità, la pressione di un superfluido dipende dalla profondità e la pressione, a sua volta, dipende dalla velocità di propagazione delle onde sonore. Di conseguenza, i fononi in un superfluido non seguono percorsi rettilinei e questa deviazione è molto ben descritta in termini di presenza di una "massa gravitazionale" di un fonone.

I calcoli della massa del fonone hanno mostrato che ha un valore molto piccolo. Se prendiamo un superfluido di elio-4 e creiamo in esso un fonone con un'energia molto alta per questo tipo di particella (1 KeV/c), allora la sua massa sarà 1 GeV/c2, cioè non più della massa di un atomo di elio.

Ora gli scienziati stanno sviluppando una configurazione sperimentale con la quale è possibile rilevare e studiare in pratica l'effetto della "massa gravitazionale" del fonone. Si presume che il ruolo di un superfluido in questa installazione sarà svolto da una nuvola di atomi superraffreddati (condensato di Bose-Einstein) o da determinati gas molecolari, che possono essere utilizzati per ottenere bassi valori di velocità delle onde sonore.

Uno degli ostacoli che ostacolano gli scienziati è che i moderni orologi atomici e i gravitometri quantistici possono rilevare cambiamenti nei campi gravitazionali di almeno alcune frazioni di nm/s2. Questo non è sufficiente per effettuare misurazioni della massa dei fononi e gli scienziati dovranno ricorrere ad alcuni trucchi per potenziare l'effetto oggetto di studio. In caso contrario, dovranno attendere parecchio prima che compaiano metodi di misurazione di nuova generazione che abbiano una soglia di sensibilità accettabile.

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