చాలా లోహాలు వాటి ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు విస్తరిస్తాయి. ఉదాహరణకు, ఈఫిల్ టవర్ వేసవిలో 10 నుండి 15 సెంటీమీటర్ల ఎత్తులో ఉంది, దాని ఉష్ణ విస్తరణ కారణంగా శీతాకాలంలో కంటే. అయినప్పటికీ, ఈ ప్రభావం చాలా సాంకేతిక అనువర్తనాలకు చాలా అవాంఛనీయమైనది. ఈ కారణంగా, ఉష్ణోగ్రతతో సంబంధం లేకుండా ఎల్లప్పుడూ ఒకే పొడవు ఉండే పదార్థాల కోసం శోధన చాలాకాలంగా ఉంది. ఇన్వార్, ఉదాహరణకు, ఇనుము మరియు నికెల్ యొక్క మిశ్రమం చాలా తక్కువ ఉష్ణ విస్తరణకు ప్రసిద్ది చెందింది. ఈ ఆస్తిని శారీరకంగా ఎలా వివరించవచ్చో ఇప్పటివరకు పూర్తిగా స్పష్టంగా లేదు.
ఇప్పుడు, తు వీన్ (వియన్నా) లోని సైద్ధాంతిక పరిశోధకులు మరియు సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ విశ్వవిద్యాలయంలోని ప్రయోగాత్మకవాదుల మధ్య సహకారం బీజింగ్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ బీజింగ్ నిర్ణయాత్మక పురోగతికి దారితీసింది: సంక్లిష్ట కంప్యూటర్ అనుకరణలను ఉపయోగించి, ఇన్వార్ ప్రభావాన్ని వివరంగా అర్థం చేసుకోవడం మరియు అలా అభివృద్ధి చేయడం సాధ్యమైంది -కల్డ్ పైరోచ్లోర్ మాగ్నెట్ -ఇన్వార్ కంటే మెరుగైన ఉష్ణ విస్తరణ లక్షణాలను కలిగి ఉన్న మిశ్రమం. 400 కెల్విన్‌ల యొక్క విస్తృత ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో, దాని పొడవు కెల్విన్‌కు ఒక శాతం పదివేల వంతు మాత్రమే మారుతుంది.
ఉష్ణ విస్తరణ మరియు దాని విరోధి
“ఒక పదార్థంలో ఉష్ణోగ్రత ఎక్కువ, అణువులు ఎక్కువ కదులుతాయి – మరియు అణువులకు ఎక్కువ కదులుతున్నప్పుడు, వాటికి ఎక్కువ స్థలం అవసరం. వాటి మధ్య సగటు దూరం పెరుగుతుంది” అని వియన్నా సైంటిఫిక్ క్లస్టర్ (VSC) నుండి డాక్టర్ సెర్గి ఖైమెలెవ్స్కీ వివరిస్తుంది తు వీన్ వద్ద పరిశోధనా కేంద్రం. “ఈ ప్రభావం ఉష్ణ విస్తరణకు ఆధారం మరియు నిరోధించబడదు. కాని పదార్థాలను ఉత్పత్తి చేయడం సాధ్యపడుతుంది, దీనిలో ఇది మరొకదాని ద్వారా సరిగ్గా సమతుల్యం అవుతుంది, పరిహారం ప్రభావాన్ని భర్తీ చేస్తుంది.”
సెగి ఖైమెలెవ్స్కీ మరియు అతని బృందం సంక్లిష్ట కంప్యూటర్ అనుకరణలను అభివృద్ధి చేసింది, ఇవి అణు స్థాయిలో పరిమిత ఉష్ణోగ్రత వద్ద అయస్కాంత పదార్థాల ప్రవర్తనను విశ్లేషించడానికి ఉపయోగపడతాయి. “ఇది ఇన్వార్ అస్సలు విస్తరించడానికి కారణాన్ని బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి మాకు సహాయపడింది” అని ఖైమెలెవ్స్కీ చెప్పారు. “ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ కొన్ని ఎలక్ట్రాన్లు తమ స్థితిని మార్చడం వల్ల ప్రభావం వస్తుంది. పదార్థంలో అయస్కాంత క్రమం తగ్గుతుంది, దీనివల్ల పదార్థం సంకోచించటానికి కారణమవుతుంది. ఈ ప్రభావం సాధారణ ఉష్ణ విస్తరణను దాదాపుగా రద్దు చేస్తుంది. “
ఇన్వార్ ప్రభావానికి పదార్థంలోని అయస్కాంత క్రమం కారణమని ఇప్పటికే తెలిసింది. కానీ వియన్నా నుండి కంప్యూటర్ అనుకరణలతో మాత్రమే, ఈ ప్రక్రియ యొక్క వివరాలను అర్థం చేసుకోవడం సాధ్యమైంది, ఇతర పదార్థాల కోసం అంచనాలు చేయవచ్చు. “మొట్టమొదటిసారిగా, ఒక సిద్ధాంతం అందుబాటులో ఉంది, ఇది కొత్త పదార్థాల అభివృద్ధికి కాంక్రీట్ అంచనాలను అదృశ్యమవుతుంది” అని సెర్గి ఖైమెలెవ్స్కీ చెప్పారు.
కాగోమ్ విమానాలతో పైరోచ్లోర్ మాగ్నెట్
ఈ అంచనాలను ఆచరణలో పరీక్షించడానికి, సెర్గి ఖైమెలెవ్స్కీ ప్రొఫెసర్ జియాన్రాన్ జింగ్ మరియు గాడిద యొక్క ప్రయోగాత్మక బృందంతో కలిసి పనిచేశారు. సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ విశ్వవిద్యాలయం యొక్క సాలిడ్ స్టేట్ కెమిస్ట్రీ యొక్క ఇన్స్టిట్యూట్ నుండి ప్రొఫెసర్ యిలి కావో. ఈ సహకారం యొక్క ఫలితం ఇప్పుడు ప్రదర్శించబడింది: పైరోక్లోర్ మాగ్నెట్ అని పిలవబడేది.
మునుపటి ఇన్వార్ మిశ్రమాలకు భిన్నంగా, ఇది రెండు వేర్వేరు లోహాలను మాత్రమే కలిగి ఉంటుంది, పైరోక్లోర్ మాగ్నెట్ నాలుగు భాగాలను కలిగి ఉంది: జిర్కోనియం, నియోబియం, ఐరన్ మరియు కోబాల్ట్. “ఇది అపూర్వమైన విస్తృత ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో ఉష్ణ విస్తరణ యొక్క చాలా తక్కువ గుణకం కలిగిన పదార్థం” అని యిలి కావో చెప్పారు.
ఈ గొప్ప ఉష్ణోగ్రత ప్రవర్తనపై పైరోక్లోర్ మాగ్నెట్ ఖచ్చితమైన జాలక నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉండదు, అది ఎల్లప్పుడూ అదే విధంగా పునరావృతమవుతుంది. పదార్థం యొక్క కూర్పు ప్రతి సమయంలో ఒకేలా ఉండదు, ఇది భిన్నమైనది. కొన్ని ప్రాంతాలలో కొంచెం ఎక్కువ కోబాల్ట్ ఉంటుంది, కొన్ని కొంచెం తక్కువ. రెండు ఉపవ్యవస్థలు ఉష్ణోగ్రత మార్పులకు భిన్నంగా స్పందిస్తాయి. ఇది మొత్తం ఉష్ణోగ్రత విస్తరణ దాదాపుగా సున్నాగా ఉండే విధంగా పదార్థ కూర్పు యొక్క వివరాలను సమతుల్య బిందువుగా సమతుల్య బిందువుగా అనుమతిస్తుంది.
విమానయానం, ఏరోస్పేస్ లేదా అధిక-ఖచ్చితమైన ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలు వంటి తీవ్రమైన ఉష్ణోగ్రత హెచ్చుతగ్గులు లేదా ఖచ్చితమైన కొలిచే పద్ధతులతో అనువర్తనాలపై పదార్థం ప్రత్యేక ఆసక్తిని కలిగిస్తుంది.
