Ученые из Национального института материаловедения (NIMS) в Японии сделали значительный шаг к созданию самолета, способного изменять форму в полете. Их достижение — уникальный высокоэластичный сплав из титана и никеля, который сочетает в себе прочность стали и гибкость, аналогичную резине, и обладает огромным потенциалом для преобразования авиации.
Концепция самолета с изменяемой формой кажется фантастической, но такие аппараты могли бы стать более энергоэффективными и легче адаптироваться к изменениям условий полета. Однако главный вызов при разработке таких технологий заключается в обеспечении безопасности пассажиров: материалы для самолетов должны сочетать высокую гибкость с прочностью. Именно этот баланс долгое время оставался недостижимым для большинства известных сплавов.
Команда NIMS под руководством профессора Сяобинга Рена предложила решение этой проблемы, создав сплав, который может растягиваться, а затем возвращаться к исходной форме при нагревании. Это свойство делает сплав перспективным для применения в конструкциях, которые адаптируются к изменяющимся условиям полета.
Сплав демонстрирует уникальные характеристики: он может растягиваться более чем на 50%, сохраняя свою форму, и восстанавливается при повышении температуры. Его гибкость в 20 раз превосходит аналоги, а прочность позволяет выдерживать давление до 18 000 раз больше атмосферного. Для достижения таких характеристик ученые разработали трехэтапную обработку сплава: сначала его деформируют и нагревают до 300°C, затем снова растягивают, а на заключительном этапе удлиняют на 12%, что повышает его прочность и гибкость.
Этот процесс обеспечивает устойчивость материала в температурном диапазоне от -80°C до 80°C, что критически важно для авиации, где аппараты сталкиваются с экстремальными температурными условиями.
Профессор Рен отметил, что структура сплава напоминает стекло, но с особыми «деформационными зонами», где молекулы расположены так, что сохраняют гибкость. Это повышает устойчивость материала к разрушениям, сохраняя его уникальные свойства даже под значительными нагрузками.
Еще одно важное преимущество нового сплава — относительно простая технология производства, которую можно воспроизвести в других лабораториях и масштабировать для промышленного выпуска. Это открывает возможности для массового применения сплава в авиации и других сферах.
Исследование NIMS может стать началом новой эры для авиации, где самолеты с изменяемой формой повысят энергоэффективность и адаптивность, обеспечивая безопасное и устойчивое развитие отрасли.
