magnesium

Magnesiumista kehitettiin huippuluja metalli

Ma, 01/04/2016 - 18:09 Markus Hotakainen
Oikealla uutta metallia

Mitä saadaan, jos magnesiumiin sekoitetaan piikarbidista koostuvia keraamisia nanohiukkasia? Huippulujaa, mutta silti kevyttä metallia. Tai jos tarkkoja ollaan "metallinanokomposiittia".

"Nanopartikkeleiden on arveltu parantavan erityisesti magnesiumin kaltaisten keveiden metallien lujuutta vähentämättä niiden plastisuutta. Aikaisemmin ei kuitenkaan ole onnistuttu saamaan keraamisia nanohiukkasia jakautumaan tasaisesti sulassa metallissa", toteaa tutkimusta johtanut Xiaochun Li.

Pienillä nanohiukkasilla on taipumus kasautua kokkareiksi, mutta UCLA:n (University of California, Los Angeles) tutkijat kehittivät kineettiseen energiaan perustuvan menetelmän, joka saa ne kasautumisen sijasta levittäytymään sulaan metalliin.

Valmistusmenetelmää voidaan soveltaa muihinkin metalleihin ja ennen kaikkea myös suuremmassa mittakaavassa. Se on oleellista, jos tutkimustuloksia halutaan hyödyntää teollisuudessa.

Rakennemetallit ovat metalleja, joiden tarkoitus on kantaa rakenteeseen kohdistuva kuormitus. Magnesium, jonka tiheys on kaksi kolmasosaa alumiinin tiheydestä, on rakennemetalleista kevein.

Piikarbidi on puolestaan huippuluja keraaminen aine, jota käytetään teollisuudessa esimerkiksi erilaisissa leikkuuterissä. 

Kun tutkijat sekoittivat suuren määrän alle 100 nanometrin läpimittaisia piikarbidihiukkasia magnesiumiin, sen lujuus, jäykkyys, plastisuus ja lämmönkestävyys paranivat huomattavasti.

Kuvassa vasemmalla on puhdasta magnesiumia, oikealla uudenlaista metallia, jossa magnesiumin joukossa on piikarbidihiukkasia. Siinä on magnesiumia 86 prosenttia ja piikarbidia 14 prosenttia. 

Uutta metallia voitaisiin ominaisuuksiensa puolesta käyttää niin autoissa, lentokoneissa ja avaruusaluksissa kuin mobiililaitteissa ja lääketieteellisissä kojeissa.

Tutkimuksesta kerrottiin UCLA:n uutissivuilla ja se on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: UCLA Scifacturing Laboratory

Outo marsilainen kivi kummastuttaa

To, 01/23/2014 - 06:15 Jarmo Korteniemi
Kuva: NASA / JPL

NASAn Opportunity-kulkija on löytänyt Marsista oudon kiven. Se poikkeaa kaikista tähän asti tutkituista. Ja lisäksi se näyttää ilmestyneen tyhjästä.

Kivi on oudon värinen. Se on vaaleampi kuin ympäröivä hiekka ja muut alueen kivet - lähes valkoinen. Siinä on alustavien tutkimusten mukaan hyvin paljon rikkiä, mangaania ja magnesiumia. Koostumus on erilainen kuin mikään aiemmin tutkittu.

Kivi huomattiin, kun Opportunity kääntyi katsomaan 12 päivää aiemmin kuvaamaansa aluetta. Paikalle oli tupsahtanut uusi, vähän nyrkkiä pienempi murikka.

Opportunity on tutkinut Marsin pintaa tasan kymmenen vuotta. Sinä aikana se on ajellut 38.73 kilometriä. Laitteen alkuperäiseksi toiminta-ajaksi uumoiltiin kolmea kuukautta.

Kiven outo alkuperä

Mistä valkoinen kivi on oikein tullut? Mahdollisuuksia on monia.

Yksi vaihtoehto on, että kivi on avaruudesta tippunut meteoriitti.

Todennäköisyys meteoriitin tippumiselle aivan kulkijan viereen on kuin useampi lottovoitto peräkkäin. Epätodennäköinen siis. Toiseksi, kivi ei juuri näytä meteoriitilta. Vuonna 2005 Opportunity löysi ensimmäisen varmistetun meteoriitin Marsista. Koripallon kokoinen mötikkä oli tuolloin lojunut paikallaan jo jonkin aikaa, päätellen sitä osaksi peittävästä tomusta. Mutta silti sillä oli jäljellä selvä tumma sulamiskuori. Nyt löytynyt valkea kivi on paljon pienempi, ja tuoreempi - eikä sillä ei ole minkäänlaista kuorta.

Toinen mahdollisuus: Isompi törmäys heitti kiven jostain kauempaa.

Voi olla, että johonkin lähistölle on tippunut isompi meteoriitti. Jos törmäys kaivaisi maahan muutaman metrin kraatterin, se viskaisi ympärilleen paljon pintakiveä. Tämäkin on toki epätodennäköistä, mutta hieman uskottavampaa. Suorat havainnot törmäyksistä nimittäin kertovat, että Marsiin törmää vuosittain noin 200 parimetristä murikkaa. Tästä asiasta saadaan varmuus, kun planeettaa kiertävät satelliitit ottavat alueen yltä uusia kuvia.

Jos lähelle olisi todella syntynyt uusi kraatteri, nyt löytynyt kivi voisi olla peräisin ehkä muutaman metrin syvyydestä. Syvemmältä kuin mihin Opportunity-vanhus ikinä olisi omin voimin päässyt. Niin syvältä, että sieltä voisi löytyä jotain näinkin odottamatonta. Kulkijalla tulee tuolloin kiire lähteä nilkuttamaan kohti uutta kraatteria. Pari päivää sitten syntynyt kraatteri olisi ainutlaatuinen tutkimuskohde millä planeetalla tahansa.

Kolmantena, ja todennäköisimpänä vaihtoehtona, pidetään kiven sinkoutumista kulkijan renkaasta. Tällöin kuitenkin ihmetyttää, miksi kiven koostumus on niin erilainen kuin kaikki muu Marsissa. Opportunity on nimittäin tehnyt kaikkensa jotta löytäisi erikoisia kiviä. Sen renkailla on tarkoituksella kaivettu kuoppia jotta päästään kurkistamaan pintatomun alle, ja sen instrumenttikädellä on käännelty ja raaputeltu kiviä. Paljon outoa on löytynyt, mutta ei mitään yhtä outoa kuin nyt.

Opportunity on siis joko etsinyt väärästä paikasta, väärällä tavalla, tai sitten valkoinen kivi on todella harvinaista laatua.

Olisi varsinaista hullun tuuria, jos nyt, kymmenen vuoden tutkimuksen jälkeen, se kaikkein oudoin löytyisi vain sattumalta.

Yksi vaihtoehto voidaan kuitekin sulkea pois. Kyse tuskin on kulkijan alituiseen ympäriinsä surraamiseen suivaantuneesta paikallisesta, joka olisi koettanut heittää kulkijaa kivellä. Ympärillä kun ei näy ainoatakaan jalanjälkeä.