Температура Солнца и ядерного синтеза. В США создали чрезвычайно жаростойкие сплавы
Ученые испытывают новые сплавы, которые могут выдержать эксплуатацию в будущих термоядерных реакторах. (Фото: Университет Майами)
В лаборатории Университета Майами инженер-механик Джакомо По добился прорывных успехов в материаловедении.
По использует сфокусированный ионный пучок, создавая металлическую структуру в сотни раз меньше человеческого волоса. Затем, используя мощный сканирующий электронный микроскоп, он изучает, как вещество реагирует на стресс и тепло.
«Нас интересует, как ведет себя металл при высоких нагрузках и температурах, — пояснил По. — И, модифицируя образец, мы сможем увидеть, что с ним происходит на разных стадиях деформации».
Цель этой точной работы выходит далеко за рамки лаборатории. Исследования По могут помочь изучить термоядерную энергию и совершить революционный прорыв в области чистой и безграничной энергии.
«Энергия термоядерного синтеза — это Святой Грааль, мечта, к которой ученые гоняются десятилетиями», — говорит ученый. Для создания термоядерных реакторов необходимо разработать материалы, способные выдерживать температуры до десятков миллионов градусов. Внутри этих устройств металлы подвергаются постоянному воздействию радиации, экстремального давления и обжигающего жара.
Вольфрам, известный своей прочностью и температурой плавления, в настоящее время является ведущим кандидатом. Однако даже у него есть ограничения в подобных экстремальных условиях. Чтобы заменить его, исследователи теперь обращаются к новой категории материалов, называемых высокоэнтропийными сплавами.
Эти сплавы, образованные сочетанием пяти или более элементов в почти равных количествах, славятся своей прочностью, коррозионной стойкостью и стабильностью при высоких температурах. Однако их поведение под действием радиационного напряжения, известное как «радиационная ползучесть», остается неясным. Чтобы ответить на этот вопрос, По и его аспиранты используют комбинацию экспериментов по высокотемпературной деформации с помощью электронного микроскопа и передового компьютерного моделирования.
«Преимущество этого метода заключается в том, что мы можем обосновать то, что наблюдаем в экспериментах, с помощью моделей и уравнений, а затем тестировать модели и эксперименты в том же масштабе», — пояснил По. Его исследования поддерживаются грантами Министерства энергетики США и программы CAREER Национального научного фонда. Исследователь подчеркнул, что работа его команды — часть масштабного международного проекта. Группы ученых из США, Китая, Японии, Индии, Южной Кореи и Евросоюза стремятся к достижению одной и той же цели: за последние несколько лет в стартапы в сфере термоядерной энергетики было вложено более 10 миллиардов долларов частных инвестиций.
