Cercetătorii de la Karlsruhe Institute of Technology (KIT), din Germania, au anunțat dezvoltarea unui nou aliaj metalic care promite să depășească limitele actuale ale materialelor folosite în condiții extreme. Combinând cromul, molibdenul și siliciul, echipa a reușit să creeze un material cu o combinație excepțională de rezistență, ductilitate și stabilitate la temperaturi ridicate — o performanță rar întâlnită în știința materialelor. Descoperirea ar putea schimba modul în care sunt construite turbinele, motoarele de avioane sau reactoarele energetice, unde rezistența la temperaturi extreme și oxidare este crucială.
De zeci de ani, industria materialelor avansate caută un metal capabil să rămână stabil și rezistent la peste 1.000 de grade Celsius, fără să devină casant sau să se oxideze. Materialele numite refractare, precum cele pe bază de tungsten sau molibden, au un punct de topire foarte ridicat, însă sunt fragile la temperaturi scăzute și se degradează rapid în contact cu oxigenul. Pe de altă parte, superaliajele pe bază de nichel, folosite în prezent în turbine și motoare, oferă o bună rezistență mecanică, dar nu pot depăși pragul de aproximativ 1.100 °C fără să își piardă proprietățile.
Echipa condusă de dr. Doris Liedke și prof. Horst Hahn a pornit de la această problemă. Printr-un proces de sinteză controlată, cercetătorii au obținut un aliaj pe bază de crom și molibden, cu aproximativ trei procente de siliciu adăugat. Deși proporția de siliciu este mică, ea s-a dovedit esențială: adăugarea acestui element a împiedicat formarea compușilor fragili specifici și a stabilizat o structură unifazică de tip cubic centrat pe corp — o arhitectură atomică asociată în mod normal cu rezistența, dar nu și cu ductilitatea.
Rezultatul a fost un material care își menține rezistența și flexibilitatea la temperatura camerei, dar și o comportare stabilă până la peste 1.000 °C. Testele efectuate au arătat că aliajul rezistă la oxidare mult mai bine decât compușii similari pe bază de molibden, păstrându-și integritatea după expuneri repetate la temperaturi ridicate. La suprafața metalului se formează un strat protector subțire de oxid de crom, dens și aderent, care împiedică pătrunderea oxigenului și oprirea procesului de coroziune. Sub acest strat se dezvoltă o zonă bogată în molibden, ce acționează ca barieră împotriva evaporării oxidului volatil MoO₃ și împotriva pătrunderii azotului.
Mai mult, o cantitate foarte mică de siliciu contribuie la stabilizarea interfeței prin formarea unei pelicule discrete de dioxid de siliciu (SiO₂), care reduce agresivitatea oxigenului și împiedică desprinderea stratului protector. Prin combinarea acestor trei mecanisme, cercetătorii au obținut o protecție durabilă, care permite metalului să reziste în medii oxidative fără pierderi semnificative de masă.
În timpul testelor de oxidare ciclică, aliajul și-a păstrat structura intactă până la 1.100 °C și a demonstrat o rată de degradare extrem de lentă. De asemenea, probele mecanice au indicat o rezistență impresionantă la solicitări și o capacitate de deformare controlată, semn că materialul nu se rupe brusc — o caracteristică rară în cazul metalelor refractare. Punctul de topire al acestui aliaj depășește 1.900 °C, ceea ce îl face potrivit pentru aplicații în care alte metale ar ceda mult mai devreme.
Descoperirea ar putea avea implicații importante pentru industria aeronautică și energetică. Dacă materialul va putea fi produs în cantități mari și prelucrat eficient, el ar putea fi folosit în componente precum palele de turbină, camerele de ardere sau duzele motoarelor, acolo unde combinația de rezistență, greutate redusă și stabilitate termică este esențială. O astfel de inovație ar permite funcționarea motoarelor la temperaturi mai mari, crescând eficiența arderii și reducând consumul de combustibil și emisiile de dioxid de carbon.
Cercetătorii avertizează însă că mai sunt multe etape până la utilizarea industrială. Materialul trebuie testat în condiții reale pentru a determina comportamentul său la deformare lentă (creep), la oboseală termică și la contactul cu gaze reactive. De asemenea, trebuie stabilită compatibilitatea sa cu alte aliaje și metodele de fabricație — sudură, turnare sau prelucrare mecanică — pentru a putea fi integrat în structuri complexe.
În ciuda acestor provocări, rezultatele obținute reprezintă un pas major către o nouă generație de materiale capabile să funcționeze în condiții extreme. Dacă testele ulterioare confirmă performanțele observate în laborator, noul aliaj pe bază de crom, molibden și siliciu ar putea deveni unul dintre cele mai durabile materiale dezvoltate vreodată, combinând rezistența termică cu maleabilitatea — o combinație considerată până acum aproape imposibilă.
Prin această descoperire, cercetătorii de la Karlsruhe oferă o nouă perspectivă asupra modului în care pot fi proiectate materialele metalice ale viitorului. Aliajul lor nu doar rezistă acolo unde altele cedează, ci redefinește limitele a ceea ce poate însemna durabilitatea în inginerie. Într-o lume care caută constant eficiență și sustenabilitate, acest metal ar putea deveni baza pentru tehnologii energetice și aeronautice mai curate, mai sigure și mai performante.
