UConn materialvetenskap och ingenjörsforskare Seok-Woo Lee och hans kollegor har upptäckt superelastiska formminnesegenskaper i ett material som kan användas för användning som en ställdon under de tuffaste förhållandena, som yttre rymden, och kan vara den första i en helt ny klass av formminnesmaterial.

Om du någonsin haft tandställning eller bär glasögon, du kanske redan har kommit i kontakt med material med formminne. Med applikationer i ett brett utbud av konsumentprodukter, till exempel "okrossbara" ramar för glasögon, och civila industriella strukturer som broar, material med formminnesegenskaper kan återgå till sin ursprungliga form genom magnetiska krafter eller värme även efter att de deformeras avsevärt.

Lä, som är Pratt &Whitney biträdande professor i materialvetenskap och teknik, studerat kalciumjärnarsenid, eller CaFe ₂ Som ₂ , som är en intermetalliker som är bättre känd för sina nya supraledande egenskaper. Eftersom materialet vanligtvis används i högtemperatur superledare, omfattande forskning hade redan undersökt föreningens supraledande och magnetiska egenskaper. Inspirerad av tidigare forskning utförd vid U.S. Department of Energy's Ames Laboratory av Paul Canfield om kalciumjärnarsenids elektroniska egenskaper, Lee bestämde sig för att mäta materialets höga tryck- och töjningskänslighet för potentiella applikationer som konstruktionsmaterial.

Arbetar med ett team av doktorander och studenter på UConn och medarbetare på Ames Laboratory, Drexel University, och Colorado State University, Lee upptäckte att CaFe inte bara gjorde det ₂ Som ₂ uppvisa förmågan att "studsa" tillbaka till sin ursprungliga form, den visade "jätte superelasticitet". Medan vanliga metalllegeringar eller intermetallics återvinner 0,5 procent av fördeformationsformen när komprimeringskraften har tagits bort, Kafé ₂ Som ₂ återvinner mer än 13 procent.

Förutom kristallens stora återhämtningsförmåga, laget såg tecken på kalciumjärnarsenids ultrahöga hållfasthet och betydande trötthetsmotstånd, vilket skulle garantera strukturell prestanda och integritet om det används som konstruktionsmaterial. De noterade också en annan unik egenskap när de testade CaFe ₂ Som ₂ vid extremt kalla temperaturer. Förekomsten av form-minne-effekt bekräftades när den testades vid temperaturer så låga som 50 Kelvin, eller cirka -370 grader Fahrenheit. Detta kan leda till utveckling av teknik som ändrar form vid låga temperaturer för användning vid djupa rymdresor.

Men Lee är mest upphetsad över vad dessa upptäckter kan indikera om andra material i samma familj som kalciumjärnarsenid.

"Våra resultat kan tillämpas på mer än 400 liknande material. Denna upptäckt öppnar upp ett helt nytt forskningsområde om superelastiska material, "Lee säger." Vi ser stor potential för att våra resultat kan tillämpas av forskare i framtida forskning och av industrin i utvecklingen av ny teknik. "

Resultaten publicerades i Naturkommunikation online den 20 oktober i ett papper med titeln "Superelasticitet och kryogena linjära formminneeffekter av CaFe ₂ Som ₂ . "