Memperkenalkan lapisan atom zirkonium di antara lembaran aluminium oksida dan tungsten karbida menciptakan material komposit yang sangat kuat – ScienceDaily

Memperkenalkan lapisan atom zirkonium di antara lembaran aluminium oksida dan tungsten karbida menciptakan material komposit yang sangat kuat – ScienceDaily


Ceramic matrix composites (CMCs) adalah bahan yang sangat kuat yang digunakan pada mesin jet, turbin gas, dan alat pemotong untuk superalloy nikel. Aluminium oksida (Al2O3) keras dan inert secara kimiawi, dan tungsten karbida (WC) digunakan sebagai bahan super, namun upaya sebelumnya untuk membuat CMC Al2O3-WC membuahkan hasil yang tidak memuaskan. Baru-baru ini, sebuah penelitian oleh ilmuwan Jepang dipublikasikan di Laporan Ilmiah, menunjukkan bahwa menambahkan atom zirkonium menghasilkan CMC Al2O3-WC yang lebih baik.

Mengingat kegunaan potensial CMC Al2O3-WC sebagai bahan superhard, para peneliti di seluruh dunia telah menguji beberapa formulasi untuk mengidentifikasi salah satu dengan kekuatan lentur tinggi, yang merupakan ukuran tekanan fisik yang dapat dialami suatu bahan sebelum menjadi bengkok permanen atau rusak. Sebelumnya, tidak ada grup yang telah mengembangkan CMC Al2O3-WC dengan kekuatan lentur lebih besar dari 1 gigapascal, yang berarti CMC Al2O3-WC sebelumnya tidak dapat mengungguli material CMC yang ada. Dalam upaya untuk mencapai kekuatan lentur yang lebih besar, tim ilmuwan dari Jepang melakukan penelitian yang dipimpin oleh ilmuwan dari Universitas Nagoya, bekerja sama dengan NGK Spark Plug Co., Ltd. Dalam penelitian mereka, para ilmuwan bereksperimen dengan menambahkan sejumlah kecil zirkonium dioksida (ZrO2) selama pembuatan CMC Al2O3-WC. Penambahan ini menghasilkan CMC “superhard” Al2O3-WC dengan kekuatan lentur lebih dari 2 gigapascal. Seperti yang dicatat oleh peneliti utama Dr. Tomohiro Nishi dan Dr. Katsuyuki Matsunaga, “Ini adalah rekor tertinggi dalam bidang ini.”

Khususnya, para peneliti mencapai peningkatan kekuatan lentur yang cukup besar ini dengan penambahan ZrO2 yang relatif sederhana. Aditif mewakili kurang dari 5% massa CMC Al2O3-WC jadi, yang kurang dari jumlah aditif yang biasanya ada dalam CMC yang ditingkatkan aditif. Ketika para peneliti mempelajari struktur superhard mereka ZrO2-ditingkatkan Al2O3-WC CMC menggunakan metode yang disebut mikroskop transmisi elektron pemindaian resolusi atom, mereka menemukan bahwa atom Zr terletak di lapisan tipis antara lembaran Al2O3 dan WC. Berkenaan dengan antarmuka antara lembaran Al2O3 dan WC, Dr. Nishi dan Dr. Matsunaga menyatakan, “Antarmuka seperti itu umumnya merupakan titik lemah sehubungan dengan sifat mekanis.” Oleh karena itu, antarmuka antara lembaran adalah lokasi yang masuk akal bagi atom Zr untuk memberikan efek yang memperkuat CMC Al2O3-WC. Memang, ketika para peneliti memodelkan efek atom Zr menggunakan teknik dari bidang fisika matematika yang dikenal sebagai teori fungsional kerapatan, hasil mereka menunjukkan bahwa lapisan antarmuka atom Zr akan meningkatkan stabilitas CMC mereka.

Para peneliti meramalkan masa depan yang cerah untuk CMC novel mereka. Mengomentari aplikasi potensinya, Dr. Matsunaga menyatakan, “Bahan yang kami kembangkan dapat digunakan sebagai bahan super dalam perangkat pengerjaan logam untuk memotong komponen logam keras untuk digunakan di pesawat terbang dan mobil.” Faktanya, mereka mencatat bahwa para insinyur di NGK Spark Plug Co., Ltd. telah mengkomersialkan material tersebut sebagai komponen dalam cutting tool.

Penciptaan CMC Al2O3-WC yang ditingkatkan ini berfungsi sebagai contoh peningkatan yang cukup besar dalam sifat fisik yang dapat dicapai dengan penambahan material yang relatif kecil.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Nagoya. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Lagu Togel

Author Image
adminProzen