Sc1.5Al0.5W3O12 kan op allerlei gebieden een grote doorbraak betekenen.

De Concorde is het dan even niet geworden, maar er wordt gewerkt aan een nieuwe manier om mensen met supersone snelheden over de wereldbol te verplaatsen. En er wordt zelfs druk gewerkt aan toestellen die dat hypersoon gaan doen, dus met snelheden (ver) boven de 5000 kilometer per uur. Die gaan onherroepelijk aanlopen tegen extreme temperaturen. Een nieuwe vinding van Australische onderzoekers kan daarbij helpen.

Wetenschappers van de Universiteit van New South Wales (UNSW) hebben namelijk een materiaal geproduceerd dat bij extreme temperaturen van -269 tot + 1126 graden Celsius nauwelijks vervormt; een zero thermal expansion-material dus, kortweg ZTE.

Lees ook:

• Nog nooit was een materiaal zo zwart
• Schimmels als geluidswerend materiaal

Blackbird

Orthorombisch Sc1.5Al0.5W3O12, zoals het materiaal heet, is een combinatie van scandium, aluminium, wolfraam en zuurstof. Doordat het tussen die extreme temperaturen nauwelijks van volume verandert, kan het bijvoorbeeld handig zijn voor vliegtuigen die op grote hoogte of zelfs via de ruimte naar hun bestemming vliegen.

Dat is een uitdaging. Denk maar even aan de SR-71 Blackbird (foto hieronder). Het Amerikaanse spionagevliegtuig kon met snelheden van Mach 3,4 (4156 km/u) op meer dan 20 kilometer hoogte over vijandelijke gebieden vliegen; ver buiten het bereik van luchtdoelraketten en jachtvliegtuigen.

Lek als een mandje

De Blackbird, was tijdens zijn ontwikkeling in de jaren vijftig weliswaar een technisch wonder, maar op de grond lekte de brandstof uit de tanks omdat er nog geen geschikt materiaal was voor zowel de relatief warme aarde als de ijzige kou op 20 kilometer hoogte. Het Australische ZTE is dat wel.

Toeval

Het nieuwe materiaal kan bovendien worden gebruikt bij implantaten. Die krijgen, als het goed is, niet te maken met hoge temperaturen, maar zelfs een klein temperatuurverschil kan bij bepaalde geïmplanteerde hulpmiddelen al vervelende gevolgen hebben.

Zoals zoveel goede ontwikkelingen, deed het Australische team deze ontdekking ook min of meer bij toeval: “We waren met deze materialen aan het experimenteren in het kader van ons onderzoek naar batterijen – iets dat hier verder niets mee te maken heeft – en stuitten toevallig op deze bijzondere eigenschap van deze specifieke samenstelling,” zegt universitair hoofddocent Neeraj Sharma.

Normaal gesproken zetten materialen uit doordat de atomaire bindingen tussen de elementen langer worden als de temperatuur stijgt. Volgens het team is niet helemaal duidelijk waarom dat bij dit nieuwe materiaal niet gebeurt.

Een nadeel is volgens Sharma dat vooral scandium zeldzaam en relatief duur is. “Maar we experimenteren met andere elementen die het kunnen vervangen en toch dezelfde stabiliteit leveren,” aldus de hoofddocent.

Bronnen: Chemistry of Materials, UNSW, New Atlas

Beeld: USAF

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!