Material rezistent la căldură, descoperit într-un meteorit prăbușit pe Pământ în 1724

O echipă de cercetători americani a prezis și confirmat experimental existența unui material cu proprietăți termice hibride, aflat la granița dintre cristal și sticlă.

Surprinzător, acest material – o formă specială de dioxid de siliciu numită tridimit – a fost identificat pentru prima dată într-un meteorit căzut în Steinbach, Germania, în anul 1724, și este cunoscut și pentru prezența sa pe Marte.

• Meseriile care vor dispărea până în 2030, 2045 sau 2050
• Pământurile rare care pun Groenlanda pe harta marilor mize globale

Tridimitul meteoritic prezintă o conductivitate termică constantă într-un interval larg de temperaturi – o caracteristică rară și extrem de valoroasă pentru aplicații tehnologice diverse, de la microcipuri până la industria aerospațială și producția de oțel.

În general, cristalele conduc căldura mai bine la temperaturi scăzute, iar conductivitatea lor scade pe măsură ce temperatura crește.

În schimb, materialele amorfe (precum sticla) devin mai bune conducătoare odată cu creșterea temperaturii. Această diferență fundamentală a complicat mult timp optimizarea materialelor pentru gestionarea termică.

Un comportament termic neobișnuit

Profesorul Michele Simoncelli, de la Columbia University, a abordat această problemă folosind învățarea automată pentru a simula comportamentul atomic al materialelor, scrie InterestingEngineering.

În 2019, echipa sa a derivat o ecuație unificată care descrie cum se propagă căldura atât în cristale, cât și în materiale amorfe. Această ecuație este valoroasă în special pentru materialele „intermediare” – precum cele folosite în celulele solare perovskite, în recuperarea căldurii reziduale sau în scuturile termice.

Folosind această ecuație, cercetătorii au făcut o predicție teoretică: tridimitul meteoritic ar trebui să se comporte ca un material hibrid cristal-sticlă, cu o conductivitate termică care nu variază în funcție de temperatură.

Pentru a testa această ipoteză, echipa lui Simoncelli a colaborat cu cercetători de la Universitatea Sorbona din Paris, care au analizat tridimit extras dintr-un meteorit real.

O caracteristică rară și valoroasă pentru aplicații tehnologice

Rezultatele au confirmat predicția: tridimitul are o structură atomică hibridă și menține o conductivitate termică stabilă.

Descoperirea are potențialul de a revoluționa gestionarea căldurii în industria siderurgică, extrem de poluantă, unde materialele refractare (cărămizile din cuptoare) pot ajunge să formeze tridimit după decenii de uzură termică. Utilizarea acestui material ar putea duce la o scădere a amprentei de carbon în producția de oțel.

Totodată, tridimitul descoperit pe Marte oferă un indiciu important despre istoria termică a planetei roșii, iar înțelegerea fluxului de căldură în astfel de materiale hibride ar putea contribui la dezvoltarea unor tehnologii emergente.

Rezultatele acestui studiu au fost publicate în jurnalul Proceedings of the National Academy of Sciences.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Un mic meteorit ar putea schimba tot ce credeam că știm despre planetele Sistemului Solar

Impactul unui meteorit, vechi de un miliard de ani, schimbă ce știam despre viața terestră

Test de cultură generală. Care este diferența dintre meteoroid, meteor și meteorit?

În urmă cu 12 ani, cel mai mare meteorit observat vreodată lovea Luna