-269 에서 1126 °C까지 열팽창이 없는 신소재

(Measurements of the new material were conducted using the Echidna high-resolution powder diffractometer. Credit: ANSTO)

호주 뉴 사우스 웨일스 대학 (University of New South Wales (UNSW))의 과학자들이 호주 핵과학기술 연구소(ANSTO - Australia's Nuclear Science and Technology Organisation)에 있는 Echidna high-resolution powder diffractometer 장치(사진)을 이용해서 4K에서 1400K (-269 - 1126 °C) 사이에서 열팽창 계수가 0인 신물질을 개발했습니다.

모든 물질은 온도가 올라가면 입자 사이의 공간이 넓어지거나 진동에 의해 팽창하려는 성질을 지닙니다. 이 정도를 표시하는 것이 열팽창계수 (Coefficient of thermal expansion)로 물질에 따라 고유한 값을 지닙니다.

열팽창계수 : https://terms.naver.com/entry.naver?docId=4390128&cid=60217&categoryId=60217

아무튼 열을 가하면 물질이 팽창하는 성질은 매우 중요해서 여러 분야에서 제품을 만들 때 이를 고려하게 됩니다. 예를 들어 SR-71 블랙버드 같은 경우 마하 3 이상의 고속 비행에서 기체 온도가 올라가는 점을 감안해 부품 사이 공간이 많아 연료가 일부 새어나오기도 합니다. 그런데 만약 열팽창계수가 매우 작은 물질을 사용한다면 이런 문제를 쉽게 해결할 수 있을 것입니다.

연구팀이 개발한 무열팽창 zero thermal expansion (ZTE) 물질은 스칸듐, 알루미늄, 텅스텐, 산소(scandium, aluminum, tungsten, oxygen, Sc1.5Al0.5W3O12 )으로 구성된 합성 물질로 상당히 넓은 범위에서 열팽창을 보이지 않아 열팽창에 민감한 부품이나 소재를 개발하는데 큰 도움이 될 것으로 기대됩니다.

(동영상)

정확한 원리에 대해서는 사실 연구팀도 잘 모르지만, 아무튼 이 정도 온도 범위에서 팽창이 0인 물질 있다는 것 자체로 초전도체에 맞먹는 기이한 물질이 아닐까 생각합니다.

참고

https://newatlas.com/materials/thermally-stable-zte-advanced-material/

https://www.ansto.gov.au/news/new-advanced-material-shows-extraordinary-stability-over-wide-temperature-range

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