Fakt, że wzrost temperatury zwykle prowadzi do rozszerzania materiałów nie stanowi wielkiego zaskoczenia. Jak podkreślają autorzy ostatnich badań, na przykład wieża Eiffla zmienia się o 10 do 15 centymetrów w okresie między zimowym a letnim. Latem symbol Paryża jest więc wyższy, ale wraz z nadejściem zimy nieco się kurczy. Wiedza o takiej zależności jest istotna przy stawianiu budynków czy tworzeniu dróg.
Czytaj też: Inżynierowie odkryli nadprzewodnik, który zmienia zasady gry. Ten materiał był poszukiwany od lat
Wielkim przełomem byłoby opracowanie materiału, którego rozmiary w ogóle nie zmieniałyby się w odpowiedzi na rosnące bądź spadające temperatury. Oczywiście zdecydowanie łatwiej jest o nim myśleć, aniżeli takowy stworzyć. Przedstawiciele Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu przekonują jednak, iż mają w zanadrzu materiał o tak fenomenalnych właściwościach.
Jego pierwowzór jest znany od ponad 120 lat i stanowi stop żelaza oraz niklu. Jego właściwości obejmujące znikomą rozszerzalność cieplną sprawiły, że już wcześniej był stosowany na wiele sposobów, lecz występowała co najmniej jedna niewiadoma. Eksperci nie byli w stanie określić, skąd bierze się cały fenomen.
W toku eksperymentów naukowcy z Chin i Austrii próbowali zrozumieć, co zapewnia inwarowi niską rozszerzalność cieplną. Następnie wykorzystali zebrane informacje do stworzenia jeszcze lepszego materiału
Austriaccy naukowcy otrzymali wsparcie od chińskich badaczy z Uniwersytetu Nauki i Technologii w Pekinie. Wspólnymi siłami inżynierowie przeprowadzili symulacje komputerowe, na podstawie których zdobyli ważne dane na temat zachowań inwaru. Zaprezentowali je niedawno w publikacji zamieszczonej w National Science Review. Wykorzystując zgromadzone informacje członkowie międzynarodowego zespołu badawczego zaprojektowali nowy i jeszcze wytrzymalszy stop.
Nazwali go magnesem pirochlorowym i wyjaśniają, że zwykle im wyższa temperatura w materiale, tym bardziej atomy mają tendencję do poruszania się. A im więcej ruchu, tym więcej przestrzeni potrzeba, aby mógł on zachodzić. Tak właśnie wygląda rozszerzalność cieplna z punktu widzenia fizyki. I choć nie da się jej zapobiegać, to można ją równoważyć innym zjawiskiem, a żeby tak się stało potrzeba starannie zaprojektowanych materiałów.
Czytaj też: Wyjdzie z drukarki, a na froncie “zrobi bum”. Tak stworzą supermateriał dla wojska
Do tego grona najwyraźniej można zaliczyć magnes pirochlorowy. W toku analiz poświęconych inwarowi naukowcy zdali sobie sprawę, że jego właściwości magnetyczne stanowią podstawę jego odporności na rozszerzanie pod wpływem temperatur. Mając to na uwadze wdrożyli teoretyczną wiedzę w praktyce i zaprezentowali światu stop wykazujący jeszcze niższą rozszerzalność cieplną od inwaru. Jak dodają sami zainteresowani, zmiana rozszerzalności zmierzona w czasie testów wyniosła jedną dziesięciotysięczną jednego procenta na Kelwin. Magnes pirochlorowy składa się z cyrkonu, niobu, żelaza i kobaltu. Już teraz mówi się o zastosowaniach w lotnictwie, przemyśle kosmicznym czy zaawansowanej elektronice.