Los investigadores de UNSW han encontrado un material extraordinario que no se expande ni contrae en un rango de temperatura extremadamente amplio y puede ser uno de los materiales más estables conocidos.
Utilizando instrumentos del Sincrotrón Australiano de ANSTO y del Centro Australiano de Dispersión de Neutrones, así como otras técnicas, el equipo dirigido por UNSW A / Prof Neeraj Sharma, un futuro becario de ARC, demostró que el material de expansión térmica cero hecho de escandio, aluminio, el tungsteno y el oxígeno no cambiaron de volumen de 4 a 1400 Kelvin (-269 a 1126 ° Celsius).
Su investigación, publicado en el Química de Materiales , confirmó la estabilidad estructural de Sc 1,5 A l0.5 W 3 O 12 con solo cambios mínimos en los enlaces, posición de los átomos de oxígeno y rotaciones de las disposiciones de los átomos.
Los materiales con expansión cero se utilizan en instrumentos mecánicos de alta precisión, mecanismos de control, componentes aeroespaciales e implantes médicos, para entornos en los que la estabilidad a diferentes temperaturas es crítica.
Debido a la síntesis relativamente simple de los materiales y la buena disponibilidad de alúmina y óxido de tungsteno, la fabricación a gran escala es una posibilidad.
"Estábamos realizando experimentos con estos materiales en asociación con nuestra investigación basada en baterías, para fines no relacionados, y fortuitamente encontré esta propiedad singular de esta composición en particular, "dijo Sharma.
En el Centro Australiano de Dispersión de Neutrones se realizaron mediciones completas de la dispersión de neutrones.
"Echidna es fantástica para determinar la estructura, especialmente en los detalles de los elementos más ligeros, "dijo la Dra. Helen Maynard-Casely, científica de instrumentos sénior, que ayudó con las mediciones en el difractómetro de polvo de alta resolución Echidna.
"Curiosamente, Los experimentos sugieren que estos diminutos desplazamientos y ajustes atómicos parecen realizarse de manera cooperativa, " ella añadió.
"Los movimientos y rotaciones de átomos y radios son bastante comunes, pero este comportamiento correlacionado fue bastante inesperado, "dijo Maynard-Casely.
Los datos cristalográficos de los experimentos de difracción reflejan la combinación de distorsiones sutiles pero observables de las unidades poliédricas, longitudes de enlace, ángulos y átomos de oxígeno que permiten que el material absorba los cambios de temperatura.
"¿Son las longitudes de los enlaces las que se están expandiendo? ¿Es el desplazamiento de los átomos de oxígeno? O, ¿Está girando todo el poliédrico? Tenemos tres factores que se correlacionan.
"En este punto, No está claro si uno o todos estos factores contribuyentes son responsables de la estabilidad en un rango de temperaturas y estamos investigando más para tratar de aislar el mecanismo. "dijo Sharma.
Los investigadores anotaron, sin embargo, que debido a que esta composición de material específica demostró esta propiedad, factores distintos a los radios atómicos podrían estar en juego, como un comportamiento cristalográfico o dinámico más complejo.
Se llevaron a cabo investigaciones de otras formas del material de interés en la línea de luz de difracción de polvo en el Sincrotrón de Australia con la ayuda de un científico de instrumentos sénior, Dra. Helen Brand. Las proporciones ligeramente diferentes de los elementos no mostraron la expansión térmica cero.
Actualmente, el grupo está llevando a cabo mediciones de dispersión de neutrones inelásticos en el Centro de Ciencia del Acelerador en esta composición.
