24.06.2010 00:10

Будущее сделают... из магния

Возможно, в скором времени для производства автомобилей будут использоваться магниевые сплавы, что приведет к уменьшению как веса машин, так и расхода топлива. Но произойдет это только в том случае, если инженеры смогут разработать технологию промышленно-производственной обработки одного из наиболее широкодоступных металлических элементов на Земле.

Фото: Фото: AP

В мире сегодня возникает потребность в более легких, энергетически эффективных и щадящих для окружающей среды материалах, что может сделать магний незаменимым во многих отраслях, начиная с автомобилестроения и заканчивая мобильной электроникой, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

Проводили ли вы в школьных лабораториях опыты с поджиганием магния? Помните, это тот порошок, что горит при высоких температурах, образуя блестящий белый свет. Благодаря этому свойству он, кстати, обрел популярность в производстве фейерверков.

Если некоторые технические проблемы, связанные с данным металлом, будут преодолены, легкий вес магния и его уникальные свойства сделают этот материал идеальным для использования во многих областях: от производства автомобилей до создания батарей.

"Задача обусловлена тем, что магний широко распространен в земной коре (он восьмой из наиболее часто встречающихся элементов), к тому же извлекается из морской воды", — пишет автор статьи Тереза Поллок (Tеresa Pollock), инженер-материаловед Университета Калифорнии (США).

Производителям автомобилей магний нравится как легковесный материал для производства машин, поскольку его плотность на 30 процентов меньше плотности алюминия, в четыре с лишним раза — стали и примерно равна плотности многих видов пластмасс.

Удобство в эксплуатации двигателей из магниевых сплавов делает этот металл более щадящей альтернативой для окружающей среды, схожей с легковесными пластмассами из нефти.

Производители уже планируют повысить содержание магния в автомобилях с 11-13 фунтов (норма данного металла в типичной машине сегодня) до 99-353 фунтов (45-160 кг). При расчете экономической эффективности выявлено, что уменьшение веса авто почти до 50 фунтов (22,5 кг) повысит экономию топлива примерно на 1 процент.

Согласно отчету американского Совета по защите природных ресурсов (NRDC), этот 1 процент сокращения потребления топлива машинами по всей стране, в свою очередь, мог бы сохранить 100 тысяч баррелей нефти за день.

Фото: AP

Магний также является многообещающим материалом для использования в зарядных батареях, включая жидкие, которые помогут сохранять солнечную энергию. Детали, изготовленные из магниевых сплавов, обладают отличными электромагнитными характеристиками, хорошо экранируют радиочастоты, что делает их привлекательными для использования в сотовых телефонах, ноутбуках, фотоаппаратах, видеокамерах и т. д.

Таким образом, магний является самым вероятным кандидатом на замещение часто используемых металлических материалов, применяемых в инженерных разработках. "Но ученые и инженеры должны сначала лучше понять его механическую, химическую и физическую природу", — сообщает Поллок в своей статье.

Одно из неблагоприятных свойств, препятствующее применению магния в производстве, обусловлено его довольно негибкой шестиугольной структурой на атомном уровне. Этот фактор ограничивает, а точнее, усложняет производителям процесс прокатывания, выдавливания или протягивания металла для придания ему нужной формы.

Возможным решением проблемы является создание сплавов с добавлением других элементов, что позволит получить необходимый сплав с заданными свойствами. Некоторые редкоземельные элементы, такие как, например, иттрий, лантан, церий и неодимий, могут усилить структуру и свойства магниевых сплавов, но тогда из-за проблемы поставок этих металлов увеличится себестоимость материала.

Недавно, двигаясь в данном направлении, исследователи создали новый дешевый сплав на основе алюминия, кальция и магния, который может стать альтернативой для легковесных и высокотемпературных элементов в автомобильных агрегатах.

Пока перспективные сплавы будущего еще не открыты. Но новые компьютерные модели позволяют ученым и инженерам предсказывать и даже диагностировать преимущества и недостатки вновь создаваемых сплавов, что способно ускорить темп развития этих проектов и инноваций.

"Доступность моделирования средствами высокой точности дает больше пространства для исследований, повышая вероятность того, что новые оптимальные решения все-таки будут найдены", — отметила Тереза Поллок.

Читайте также в "Правде.Ру"