Ученые США разработали высокотемпературный сплав с памятью формы для аэрокосмической отрасли

Исследователи из Техасского университета создали инновационный материал NiTiCuHf, способный заменить традиционные механические системы в авиации и робототехнике. Новый сплав, состоящий из никеля, титана, меди и гафния, обладает свойством «памяти формы» — он деформируется при нагревании и возвращается к исходной форме при охлаждении, функционируя подобно искусственной мышце.

Ключевым преимуществом разработки является способность сохранять свои свойства при температурах до 350 градусов Цельсия, что делает материал пригодным для использования в экстремальных условиях. Сплав отличается также минимальным тепловым гистерезисом — небольшой разницей между температурами деформации при нагреве и восстановления при охлаждении, обеспечивающей надежное функционирование при многократных циклах.

Для создания оптимального состава ученые применили метод машинного обучения, известный как Batch Bayesian Optimization. Эта технология анализировала результаты уже проведенных тестов и предсказывала наиболее перспективные комбинации элементов, что значительно сократило время разработки и количество необходимых экспериментов. Компьютерная модель также определяла оптимальные режимы термообработки материала.

Практическое применение нового сплава может революционизировать конструкции современных истребителей. Например, в самолетах F/A-18 для складывания крыльев используются массивные гидравлические системы, увеличивающие общий вес и снижающие маневренность. Замена этих систем на компоненты из NiTiCuHf позволит создать более легкие, энергоэффективные и компактные конструкции, что особенно важно для авиации авианосного базирования.

Помимо военной техники, материал имеет перспективы применения в медицинском оборудовании, системах спутников и промышленных роботах-манипуляторах. Везде, где требуются точные механические движения при ограниченном пространстве и весе, сплав с памятью формы может стать альтернативой традиционным электромоторам и гидравлике.

В настоящее время технология проходит лабораторные испытания, демонстрируя стабильные результаты. Особенно важно, что высокие показатели достигнуты без использования редкоземельных металлов, что упрощает потенциальное массовое производство.

Источник: Hi-tech Mail