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Ce nouveau type d'aluminium pourrait être le plus léger au monde


Laissez tomber un couteau en aluminium dans l'eau et il coulera rapidement au fond. Cependant, une équipe d'ingénieurs en science des matériaux vient de créer quelque chose qui pourrait changer cela. Les chercheurs ont développé une nouvelle forme d'aluminium avec une densité exceptionnellement faible afin qu'il puisse facilement flotter.

L'aluminium reste l'une des substances les plus prisées et les plus utilisées de la science des matériaux. Une équipe composée de chercheurs américains et russes a restructuré le métal domestique au niveau moléculaire. Le résultat était une nouvelle forme cristalline ultra-légère d'aluminium plus légère que l'eau.

Alexander Boldyrev travaille comme chimiste à l'Utah State University.

«L’approche de mes collègues face à ce défi était très novatrice», a déclaré Boldyrev, professeur au Département de chimie et biochimie de l’USU. "Ils ont commencé avec un réseau cristallin connu, dans ce cas, un diamant, et ont remplacé chaque atome de carbone par un tétraèdre d'aluminium."

L'aluminium cristallin - alias aluminium supertétraédrique - a une densité de 0,61 gramme par centimètre cube. L'aluminium normal a une densité de 2,7 grammes par centimètre cube. Pour une comparaison plus approfondie, cet aluminium cristallin se rapproche de la densité du lithium de 0,5 gramme par centimètre cube. Cela le rend également moins dense que le potassium 0,86 grammes / cm cubes et le sodium 0,97 grammes / cm cubes. (Et l'aluminium n'a pas presque la réaction hautement explosive à l'eau que les éléments susmentionnés ...) L'acier - un autre des métaux les plus couramment utilisés dans le monde - a une densité de 7,75 grammes / cm cubes.

Les implications de cet ajustement apparemment léger de la densité pourraient signifier des volumes pour toute industrie qui utilise de l'aluminium. Les vols spatiaux pourraient devenir plus efficaces; des charges utiles plus légères et des véhicules plus légers signifient des coûts réduits et des économies de carburant. Les coûts de câblage pourraient baisser pour les utilisations commerciales de l'aluminium car moins est utilisé pour le même effet conducteur.

Cependant, Boldyrev a déclaré qu'il était encore trop tôt pour spéculer sur la pléthore d'avantages potentiels pour l'aluminium cristallin, car l'équipe n'en a pas encore produit.

"Les vols spatiaux, la médecine, le câblage et les pièces automobiles plus légères et plus économes en carburant sont des applications qui me viennent à l'esprit", a déclaré Boldyrev. "Bien sûr, il est très tôt pour spéculer sur la manière dont ce matériau pourrait être utilisé. Il existe de nombreuses inconnues. D'une part, nous ne savons rien de sa force."

L'aluminium est utilisé dans la construction de matériaux, notamment pour sa malléabilité et sa structure légère. L'aluminium a un tiers de la densité et de la «dureté» de l'acier, mais il peut être facilement ajouté à d'autres métaux pour former des alliages qui peuvent être adaptés à un besoin. Par exemple, l'aluminium peut être combiné avec du manganèse pour augmenter la résistance du matériau. Cependant, l'équipe n'a pas encore vu la structure en aluminium nouvellement conçue devenir une réalité tangible - du moins pas encore.

Ce n'est pas la première fois qu'un matériau supertétraédrique est synthétisé. Un cluster de composés de cuivre a été synthétisé dans un liquide ionique en 2012. Et pour les équipes, ce nouvel aluminium est prometteur notamment pour l'avenir de l'ingénierie dans la conception de matériaux.

"Un aspect étonnant de cette recherche est l'approche: utiliser une structure connue pour concevoir un nouveau matériau. Cette approche ouvre la voie à de futures découvertes", a déclaré Boldyrev.


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