Los científicos han desarrollado aleaciones de precisión o invar durante muchos siglos. Estas aleaciones a base de hierro y níquel son capaces de mantener su tamaño sin cambios dentro de un rango de temperaturas dado. Debido a esto, se utilizan en la fabricación de calibres de precisión, estándares de longitud, detalles para placas de cuadrante mecánicas, y dispositivos similares. Sin embargo, Las aleaciones invar carecen de muchas otras características físicas útiles, y esto limita su uso en otras áreas, por ejemplo, aquellos que requieren una alta conductividad térmica de los materiales. Por lo tanto, Los científicos han buscado durante mucho tiempo crear un material compuesto único basado en otros metales que combinara la expansión térmica típica de las aleaciones invar con propiedades físicas adicionales.

Un equipo de investigadores de BFU sugirió su enfoque a este tema. Para desarrollar un nuevo material compuesto, utilizaron un método tradicional basado en la reducción de la expansión térmica de los materiales funcionales. En el curso de esta técnica, Se añaden partículas de cerámica u otras al metal inicial. Comparado con el metal, las partículas tienen una expansión térmica considerablemente menor. Esta vez, los científicos agregaron un compuesto de valencia intermedio a la mezcla. A diferencia de los elementos de valencia integral, tales compuestos pueden tener propiedades anómalas:por ejemplo, algunos de ellos pueden encogerse cuando se calientan. Es más, el nivel de tal contracción puede regularse. Los composites basados ​​en un metal y un sistema de valencia intermedia permiten gestionar su expansión térmica y reducirla casi a cero. Esto amplía considerablemente la gama de aplicaciones.

En su estudio, el equipo utilizó aluminio y hexaboruro de samario. Aunque estas sustancias son ampliamente conocidas, fue la primera vez que se combinaron. Para obtener el composite, los componentes en forma de polvo se prensaron en caliente. Después, el equipo estudió el resultado con un microscopio óptico y utilizó una tomografía de rayos X para diagnosticar la estructura interna de la muestra sin pulido ni acabado adicional. Usando el escaneo capa por capa, los científicos desarrollaron un modelo tridimensional de la nueva sustancia y descubrieron que las partículas de hexaboruro de samario se distribuían uniformemente en el aluminio. Esto confirmó que el compuesto era apto para estudios posteriores. Para medir su expansión térmica, el equipo usó dilatometría capacitiva dentro del rango de temperatura de 10-210 K. La muestra tuvo expansión de calor cero a 45 K y demostró un comportamiento invar hasta 60 K.

"Nuestro trabajo es el primero en su campo, y todavía no estamos preparados para considerar la posibilidad de escalar al nivel industrial. En la actualidad, estamos enfocados en problemas específicos que requieren soluciones únicas. La cuestión de reducir la expansión térmica de los materiales funcionales mediante la adición de pequeñas partículas de sustancias de expansión baja o nula ha sido relevante en la industria de fabricación de instrumentos. electrónica de radio, aviación, y la industria espacial, así como en tecnologías láser y criogénicas durante muchos años, "dijo Dmitry Serebrennikov, Candidato de Ciencias Físicas y Matemáticas, e investigador asociado en el Laboratorio de Sistemas Electrónicos Fuertemente Correlacionados, Centro de Investigación y Ciencia "Nanomateriales Funcionales" en BFU.