211service.com
Kvasikrystal-pristageren
Dan Shechtman , Philip Tobias-professoren i materialeteknik ved Haifa Technion Israel Institute of Technology, blev i sidste uge tildelt Nobelprisen i kemi i 2011 for sin opdagelse af kvasikrystaller - en form for stof med en atomstruktur, som man tidligere troede var umulig.
I 1982 opdagede Shechtman en ny atomstruktur, da han studerede en hurtigt afkølet blanding af aluminium og mangan. I modsætning til en almindelig krystal, som har en velordnet, gentagne struktur, indeholdt dette materiale et mønster, der aldrig gentog sig. Mange andre slags kvasikrystaller er blevet opdaget siden da.
I 1992 ændrede International Union of Crystallography den officielle definition af krystallen for at inkorporere Shechtmans opdagelse.
BØRN : Er der muligheder for at opfinde nye typer materialer på grund af kvasikrystaller?
Shechtman: Der er altid noget nyt i kvasikrystaller. Der er så mange mennesker, der arbejder på det rundt om i verden, så hver måned er der nye udviklinger. Hvis du bruger et materiale til en applikation, så har du brug for en speciel egenskab, der vil være bedre end andre materialer - hvorfor ellers bruge dette materiale? Kvasi-periodiske materialer har visse egenskaber, som er unikke, såsom elektriske egenskaber, optiske egenskaber, hårdhed og nonstick-egenskaber. Lysets retning gennem dette materiale er anderledes. Elektrisk opfører de sig på en meget ejendommelig måde afhængigt af temperaturen. Nogle af disse ejendomme er taget i brug.
Hvad var det første produkt baseret på kvasikrystaller?
Den første påføring var nonstick-belægning på stegepander og køkkenredskaber. Hvis du laver mad på kvasikrystaller, vil din omelet ikke klæbe til det, som teflon. Men i modsætning til teflon, vil du ødelægge kniven, hvis du bruger en kniv i [quasicrystal]-gryden. Når du har teflon, og du bruger en kniv, ødelægger du teflon. Ødelagt teflon er ikke sundt. Jeg har en stegepande, som er plasmabelagt med kvasikrystaller, og den fungerer fint. Det blev lavet af et fransk firma, Sitram. De lukkede produktionslinjen, fordi de havde et par problemer med at reagere belægningen med salt. Hvis folk laver mad med meget salt, vil det ætse den kvasikrystallinske belægning. Folk kunne ikke lide det, så de fortsatte ikke.
Nobel-citatet siger, at kvasikrystaller er sprøde, men de kan forstærke stål som rustninger. Hvad er de praktiske anvendelser?
Sandvik, en virksomhed i Sverige, producerer et nedbørshærdet rustfrit stål, der har interessante egenskaber. Stålet er forstærket af små kvasikrystallinske partikler, og det korroderer ikke. Det er et ekstremt stærkt stål. Det bruges til alt, der rører huden, for eksempel barberblade eller kirurgiske værktøjer. Når et materiale deformeres på en sådan måde, at det ikke springer tilbage, skyldes deformationen i de fleste tilfælde en proces, der kaldes dislokationsglid. Der er defekter i materialet, der forårsager dislokationer. Hvis de er frie til at bevæge sig, så er det nemt at bøje materialet. Men hvis noget stopper dem, så er det sværere, og materialet er hårdere og stærkere. Disse små kvasikrystallinske partikler hæmmer bevægelsen af dislokation i materialet.
Citatet siger også, at kvasikrystaller bliver brugt til at udvikle varmeisolering, LED'er, dieselmotorer og nye materialer, der omdanner varme til elektricitet. Hvilke nye applikationer synes du er mest lovende ?
Fordi nogle af disse materialer har en lav friktionskoefficient, og de har nonstick-egenskaber og også er hårde, forestil dig, hvad der ville ske, hvis du producerer kvasikrystallinsk pulver i små små kugler ved hurtig størkningsproces, en gasforstøvningsproces, så kan du indlejre de fine pulvere i plastik. Fordi disse partikler er stærke og kan modstå friktion og slid, kan du lave tandhjul af denne plast, og tandhjulene vil ikke erodere på grund af disse indlejrede partikler. Det er som en beskyttelse mod erosion. Dette kan tjene i ventilatorer og ventilatorer, der har plastgear. Desuden er varmeledningsevnen for nogle af disse kvasikrystaller meget dårlig. Det er nærmest en isolator. Så du kan belægge med det, og det vil isolere mod varmeoverførsel.
Icosahedrite, et naturligt forekommende kvasikrystallinsk mineral, er blevet identificeret i en prøve fra Khatyrka-floden i Chukhotka, Rusland. Vil det være nyttigt?
Dette er en vigtig opdagelse, fordi det er den første, der findes i naturen, men der er ingen praktiske anvendelser. Der er mange, mange metaller, men hvis du tror, at alle metallerne kan bruges til noget brugbart, så tro om igen. Se på byggematerialer. Vi har stål, som er baseret på jern, vi har aluminiumslegeringer, magnesiumlegeringer, titaniumbaserede legeringer, nikkelbaserede legeringer, kobberlegeringer, og det er omtrent det hele, hvis jeg ikke har glemt nogen. Hvad gør alle de andre metaller? Hvad er anvendelsen af ytterbium? Hvad er anvendelsesområdet for alle de andre metaller? Så at have en ansøgning om et materiale er ikke trivielt.