Nový materiál pro letadla i do kosmu

Grant s názvem FET Open je velmi těžké získat, ze 100 projektů vybírá komise vždy jen jeden nejzajímavější. „Oslovili jsme je nápadem. A ten vznikl jednou při večeři. Sešlo se nás pár kolegů, kteří jsme přečetli stejný článek v časopise Science o revoluční možnosti výroby slitin, a my jsme při té večeři debatovali, jestli by bylo možné je vyrobit. Popsali jsme při tom celé dva jídelní lístky,“ uvedl v Meteoru vedoucí týmu profesor Tomáš Polcar z Univerzity v Southamptonu a Fakulty elektrotechnické ČVUT.

Dosud přijímaný fakt, že s rostoucí teplotou roste tzv. zrno materiálu, čímž se zhoršují jeho vlastnosti (ztráta pevnosti, výrazné měknutí), nemusí vždy platit. Podle nové teorie je možné vyrobit slitiny, které budou díky nanostruktuře zrna termodynamicky stabilní, a tím mnohem odolnější vůči vysokým teplotám a radiaci.

Zasadit správné zrno

Zrno materiálu si můžeme představit jako jeho výztuhu. Hranice zrn má velký vliv na chování materiálu. „Čím bude menší zrno, tím bude větší hustota jeho hranic, a tím pádem bude materiál odolnější vůči mechanickému poškození,“ vysvětlil Tomáš Polcar.

Nový odolný materiál vzniká za pomoci superpočítače. „Nesnažíme se vyrobit slitinu tradiční formou, že bychom dali „do rendlíku“ kovy, zatopili pod ním a zchladili jej, volíme simulace přes počítač,“ dodal profesor Polcar. Moderní technika umožní propočítat chování materiálů, až poté začne skutečná výroba vlastních slitin.

Superpočítač ovšem nezvládne všechno sám, nemůže například vybírat náhodně ze všech existujících chemických prvků. „Omezili jsme hledání na asi 15 prvků ze 30 možných, potřebujeme, aby šlo o prvky ne příliš drahé a dostupné, protože pokud se slitina začne vyrábět, budou jí potřeba miliony tun,“ doplnil Tomáš Polcar.

Materiál pro letectví, kosmonautiku i jaderný průmysl

Odolná slitina by jistě našla využití například v letecké dopravě. „Odhadujeme, že bychom umožnili zvýšení teploty leteckého motoru asi o 50 stupňů Celsia a snížení hmotnosti letadel asi o 50 kg. Úspora by činila přibližně 50 litrů leteckého paliva na let z Prahy do Paříže,“ popsal profesor Polcar. Druhou výhodou by byla radiační odolnost v jaderném průmyslu i ve vesmíru.

Jestli se českému týmu skutečně podaří vytvořit superodolnou slitinu, se dozvíme do tří let. Tehdy by měl tým profesora Polcara dodat výsledky výzkumného projektu. „Ten projekt je hodně na hraně. Ještě dnes ne všichni věří, že to je možné. Ale zatím už máme dva kandidáty na slitiny, které vypadají slibně – wolfram s titanem a wolfram se stříbrem," uzavřel Tomáš Polcar.

Tento i ostatní záznamy pořadu Meteor najdete v našem Archivu pořadů.