Các nhà khoa học tại Viện công nghệ Karlsruhe (KIT) ở Đức đã tạo ra hợp kim kim loại mới, có thể chịu được nhiệt độ cực cao, thứ có thể giúp turbine nhà máy điện hay động cơ phản lực hoạt động hiệu quả hơn mà vẫn tiết kiệm nhiên liệu.
Vật liệu mới làm từ hỗn hợp chromium, molybdenum, silicon, ba kim loại nổi tiếng về độ bền ở nhiệt độ cao. Điều làm nên sự đặc biệt của hợp kim này là nó kết hợp các đặc tính mà trước đây người ta cho là không thể đạt được trong một vật liệu.
Vật liệu mới vẫn bền chắc, mềm dẻo ở nhiệt độ phòng nhưng cũng ổn định ở khoảng 2.000°C. Ấn tượng hơn nữa, nó có khả năng chống oxy hóa, nghĩa là không dễ phản ứng với oxy trong không khí, điều thường khiến kim loại yếu đi và hỏng khi bị nung nóng.
Cho đến nay, các vật liệu sử dụng trong turbine khí, động cơ phản lực vẫn còn nhiều hạn chế. Các kim loại chịu lửa như vonfram, molybdenum có thể chịu nhiệt độ rất cao, nhưng chúng trở nên giòn ở nhiệt độ bình thường và nhanh chóng bị oxy hóa trong không khí ở nhiệt độ chỉ 600-700°C.
Để giải quyết vấn đề này, các kỹ sư dựa vào “siêu hợp kim” gốc niken. Các hỗn hợp kim loại phức tạp này vẫn bền trong không khí và đủ linh hoạt để chịu được ứng suất cao bên trong động cơ. Tuy nhiên, điểm yếu của chúng là chỉ hoạt động an toàn ở khoảng 1.100°C.
Hơn nữa, chúng bắt đầu xuống cấp, làm hạn chế hiệu suất của động cơ hiện đại. Nhiệt độ cao hơn đồng nghĩa với hiệu suất nhiên liệu tốt hơn. Vì vậy, việc tìm kiếm một vật liệu bền hơn, chịu nhiệt tốt hơn là mục tiêu từ lâu của nhóm KIT.
Nhóm KIT có thể đã tìm ra giải pháp. Khám phá này gần đây được công bố trên tạp chí Nature. Hợp kim chromium-molybdenum-silicon của họ không chỉ chịu được nhiệt mà còn duy trì độ bền và chống oxy hóa tốt hơn nhiều so với các vật liệu trước đây.
Điều này có thể dẫn đến bước nhảy vọt về công nghệ trong cách chúng ta thiết kế động cơ và turbine. Ngay cả khi nhiệt độ vận hành tăng thêm 100°C cũng có thể giảm lượng nhiên liệu sử dụng khoảng 5%. Đối với ngành sản xuất điện và hàng không, đây là khoản tiết kiệm lớn, cả về chi phí lẫn lượng khí thải carbon.
Mặc dù hợp kim này vẫn cần được tinh chế và thử nghiệm trước khi có thể áp dụng trong công nghiệp, nhưng khám phá này là bước tiến lớn. Nếu được phát triển hơn nữa, vật liệu này có thể giúp tạo ra turbine khí, động cơ máy bay không chỉ mạnh hơn mà còn thân thiện hơn với môi trường, mở đường cho các công nghệ năng lượng sạch và hiệu quả hơn.
