Учёные обнаружили редкий минерал, впервые найденный в древних метеоритах и на Марсе, который проявляет нетипичное поведение при нагревании. В отличие от привычных материалов, его теплопроводность остаётся практически постоянной при изменении температуры, сообщает SciTechDaily.
Фото из открытых источников / Иллюстративное изображение
Теплопроводность обычно зависит от внутренней структуры вещества: кристаллы и стекла по-разному проводят тепло. У кристаллов теплопроводность, как правило, снижается с ростом температуры, а у стекол — увеличивается. Однако новый материал представляет собой нечто среднее между этими двумя типами, сочетая свойства кристаллической и аморфной структур.
Фото из открытых источников / Возрастающая неупорядоченность в атомной структуре материалов влияет на макроскопическую теплопроводность. Исследованные материалы включают кристаллический метеоритный тридимит (слева), тридимитную фазу с кристаллическим порядком связей и аморфной геометрией связей (в центре) и полностью аморфное кварцевое стекло (справа). Красным цветом обозначен кислород (O), синим — кремний (Si), а распространённые тетраэдрические структуры SiO4 выделены синим цветом / Лаборатория Симончелли
Группа исследователей из нескольких университетов, включая Колумбийский университет, Швейцарский федеральный технологический институт и Университет Сорбонна, совместно изучили и подтвердили необычные характеристики этого материала. Используя методы квантовой механики и искусственного интеллекта, они разработали теоретическую модель, которая подтвердила существование такого гибридного материала. Экспериментальные данные, полученные в результате анализа образцов минерала, извлеченных из метеорита, упавшего в Германии в XVIII веке, подтвердили эти предположения.
Особое внимание уделялось разновидности диоксида кремния, называемой тридимитом, который был описан ещё в 1960-х годах и связан с метеоритами. Этот минерал демонстрирует теплопроводность, не зависящую от температуры в широком диапазоне. Такое поведение напоминает эффект инвара, известный из области теплового расширения материалов.
Кроме фундаментального интереса, открытие имеет практическое значение. Исследователи предполагают, что материалы с подобными свойствами могут помочь в создании новых технологий для контроля высоких температур, например, в сталелитейной промышленности, где производство сопровождается значительными выбросами углекислого газа. Более эффективное управление теплом способно снизить углеродный след производства.
