Lisada tuleb vaid kulda ja titaan muutub neli korda vastupidavamaks

 (55)
Lisada tuleb vaid kulda ja titaan muutub neli korda vastupidavamaks
https://futurism.com/

USA-s Texase osariigis tegutseva William Marsh Rice’i nimelise ülikooli füüsikalaboratooriumis poolkogemata tehtud avastuse tulemuseks on ülitugev metall, mis võib tulevikus hakata asendama praegu tehispõlvede ja -puusade valmistamisel kasutatavat titaani.

Teadlased on nimelt leidnud, et kulla lisamisel titaanile tekib titaanist endast neli korda vastupidavam mittetoksiline metallisulam. Taoline avastus suurendab tõenäosust, et kunagi hakatakse meditsiinilisi implantaate valmistama vastupidavamatest ja pikema ekspluatatsiooniajaga materjalidest, vahendab Gizmag.

Rice’i ülikooli füüsikaprofessor Emilia Morosan viis läbi katseid mittemagnetilistest elementidest valmistatud magnetilise materjaliga, täpsemalt titaani ja kulla üks-ühele sulamiga. Osana selliste uudissulamite väljatöötamise protsessist jahvatatakse need pulbriks, et sellest teha röntgenülesvõtteid, millest on abi näiteks sulami koosseisu, struktuuri ja puhtusastme määramisel.

Morosan ja kolleegid viisid läbi ootamatult raskeks kujunenud sarja katseid, et selgitada välja, kui tugev uus ühend õigupoolest on. Tulemusi võrreldi mõnede teiste titaani ja kulla sulamitega, mida oli kasutatud võrdlusmaterjalina varasemate eksperimentide juures. Kontrollvalimi hulka kuulus ka kolmest osast titaanist ja ühest osast kullast koosnev, väga kõrgel temperatuuril moodustunud sulamiproov.

Eteri Svanidze ja Emilia Morosan. Foto: Jeff Fitlow/Rice University
Seotud lood:

Tuli välja, et ühendi töötlemine eriti kõrge kuumusega tekitab sulami beetaverisoonile peaaegu täiusliku kristallvõre, mis teebki materjali titaanist neli korda tugevamaks. Uurijad märgivad, et ühend pole iseenesest uus ja samuti pole selle valmistamine keeruline; nemad olid aga esimesed, kes avastasid sulami muljetavaldavad omadused.

Teadlased arvavad, et ebatavalise tugevuse põhjuseks on kõrge kuumus, millel materjali küpsetati. Jahedamatel temperatuuridel valmistatud sama metallide vahekorraga sulamis paigutuvad nn titaan-3-kulla alfa-versiooni aatomid nimelt kuubikujulisse struktuuri, mis on enam-vähem sama vastupidav kui tavaline titaan. Seetõttu paistab, et sulami tugevust varasemalt hinnanud teadlased töötasid materjalidega, milles oli valdav aatomite alfa-paigutus.

„Beeta-titaan-3-kuld on umbes kolm kuni neli korda tugevam enamikust terastest,“ rõhutas Morosan. „See on neli korda tugevam kui puhas titaan, millest praegu valmistatakse suurem osa hamba-implantaate ja liigeseproteese.“

Uurijad kinnitavad, et uus materjal sobib eriti hästi meditsiiniliste implantaatide valmistamiseks, kuna selle koostismetallid — kuld ja titaan — on eraldi võttes ühed kõige bio-ühilduvamatest materjalidest üldse, mistõttu mõlemat kasutataksegi meditsiinis sageli. Katsed näitasid aga, et vastloodud titaan-3-kuld on veelgi bio-ühilduvam ja kulumiskindlam kui puhas titaan.

Praegu uurib töörühm, kas töötlemine teatud kemikaalidega võiks sulamit veelgi vastupidavamaks muuta.