Taka odporność sprawia, że cieszy się on dużą popularnością między innymi w zastosowaniach związanych z działaniem w wysokich temperaturach. W jakich okolicznościach inżynierowie z Wielkiej Brytanii dokonali przełomu? Możemy się tego dowiedzieć z artykułu zamieszczonego na łamach Matter.
Czytaj też: Rewolucja w przemyśle petrochemicznym. Jeden materiał pozwala czynić cuda
Jak wyjaśniają jego autorzy, przeprowadzili symulacje dynamiki molekularnej. To właśnie za ich sprawą zidentyfikowało interakcję sił, która najwyraźniej stanowi klucz do rozwiązania zagadki. W długofalowej perspektywie wcale nie musi chodzić o dalsze badania dotyczące kordierytu, lecz projektowania bądź poszukiwania innych materiałów o właściwościach termicznych, które mogłyby zostać wykorzystane w praktyce.
Wspomniany minerał jest niezwykły ze względu na zdolność utrzymywania swojego rozmiaru nawet przy ekstremalnych zmianach temperatury. Z tego względu jest wykorzystywany chociażby w produkcji katalizatorów samochodowych czy.. kamieni do pizzy. Ale świadomość jego właściwości to jedno – trzeba było jeszcze dowiedzieć się, co stanowiło ich źródło. A w tym aspekcie kordieryt pozostawal zdecydowanie bardziej tajemniczy.
Na szczęście autorzy ostatnich badań dostarczyli odpowiedzi na najbardziej palące pytania. Z punktu widzenia naukowego kordieryt wykazuje niską dodatnią ekspansję wzdłuż dwóch prostopadłych osi i ujemną ekspansję wzdłuż trzeciej Właśnie dlatego wykazuje tak niebywałą stabilność termiczną, z której bierze się cała gama zastosowań. W toku poświęconych mu eksperymentów członkowie zespołu badawczego śledzili jego zachowanie zarówno w niskich, jak i wysokich temperaturach.
Ostatecznie udało się wyjaśnić wielką tajemnicę. Źródłem fenomenalnych właściwości opisywanego minerału są nieoczekiwane interakcje między drganiami atomowymi a elastycznością. O ile przy niższych wartościach drgania o niższej częstotliwości sprzyjają ujemnej rozszerzalności cieplnej wzdłuż wszystkich trzech osi, tak w przeciwnym scenariuszu dominują drgania o wyższej częstotliwości. W tym przypadku występuje dodatnia rozszerzalność. W ostatecznym rozrachunku są one równoważone przez sprężyste właściwości materiału.
Czytaj też: Tajemnica ciemnej materii może zostać rozwiązana w zaledwie 10 sekund
Opracowana metodologia badań powinna ułatwić teraz projektowanie materiałów o korzystnych z punktu widzenia inżynierii właściwościach termicznych. Nowe podejście łączy w sobie symulacje drgań atomowych z modelami sprężystości i powinno cechować się mnogością zastosowań wobec tzw. materiałów anizotropowych.