저렴한 항공권을 제공하는 금속

그것은 값싼 해외 휴가의 시대를 가능하게 했고, 수년 동안 마가린을 퍼뜨릴 수 있게 만든 것이었습니다. 니켈은 가장 화려한 금속은 아니지만 현대 생활은 니켈이 없었다면 매우 달랐을 것입니다.

University College London의 깊숙한 곳에는 금속을 절단하고 선반으로 가공하여 다양한 과학 부서에서 사용할 수 있는 도구와 장비를 만드는 기계 작업장이 있습니다.

화학 교수인 안드레아 셀라(Andrea Sella)가 니켈-구리 합금인 모넬로 만든 2미터 길이의 두꺼운 파이프를 들고 내 앞에 서 있습니다. 그런 다음 그는 귀청이 터질 듯한 굉음과 함께 그것을 땅에 떨어뜨렸습니다.

"그것은 정말로 이 금속의 경도와 강성을 말해주는 것입니다."라고 그는 손상되지 않은 파이프를 집어들며 설명했습니다.

그러나 Monel이 "환상적인 합금"인 또 다른 이유는 부식에 저항하기 때문이라고 그는 말합니다. 화학자들은 반응성이 높은 물질(아마도 강력한 산이나 불소나 염소와 같은 가스)을 처리하는 방법이 필요하므로 그 자체로는 반응하지 않는 물질이 필요합니다.

금, 은, 백금이 그럴 수도 있지만, 금으로 만든 2m 길이의 파이프 가격을 상상해 보세요. 반면 니켈은 가격이 저렴하고 풍부하기 때문에 화학자의 주걱부터 자전거 톱니바퀴의 보호 코팅에 이르기까지 부식이 우려되는 모든 곳에 사용됩니다.

그러나 니켈은 모넬보다 훨씬 특이한 다른 합금을 생산할 수 있다고 Sella는 설명하고 싶어합니다.

니켈과 철의 합금인 인바(Invar)를 생각해 보세요. 독특하게도 온도 변화에 따라 거의 팽창하거나 수축하지 않습니다. 이는 다른 낮은 금속의 "열팽창"으로 인해 작동이 방해될 수 있는 정밀 기기 및 시계에 매우 유용한 특성입니다.

그 다음에는 니티놀이 있습니다.

Sella는 클립 모양의 와이어를 생산하지만, 종이를 함께 고정하는 데 사용하기에는 모양이 뒤틀리기 너무 쉽습니다. 그는 그것을 손가락으로 으깬 다음 끓는 물 컵에 담근다. 그것은 즉시 몸부림치고… 그리고 다시 완벽한 클립으로 변합니다.

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니켈 시연

니티놀은 처음 형성되었을 때의 모양에 대한 특별한 기억을 가지고 있습니다. 그리고 그 구성은 조정될 수 있으므로 특정 온도에서는 항상 원래 모양으로 돌아갑니다. 이는 예를 들어 말아올린 니티놀 스텐트를 혈관에 삽입할 수 있음을 의미합니다. 체온에 맞춰 따뜻해지면 스텐트가 저절로 열리고 혈액이 스텐트를 통해 흐를 수 있습니다.

그러나 이러한 모든 합금은 특별한 종류의 합금에 비해 그 의미가 미미합니다. 그래서 "초합금"이라고 불리는 특별한 합금입니다. 이것이 제트 시대를 가능하게 한 합금입니다.

최초의 제트 엔진은 1930년대와 40년대에 영국의 Frank Whittle과 독일의 Hans von Ohain에 의해 동시에 개발되었습니다. 두 사람 모두 가속화되는 군비 경쟁의 반대편에 있었습니다.

강철로 만들어진 이 엔진에는 심각한 단점이 있었습니다.

영국 최대 제트 터빈 제조업체인 롤스로이스(Rolls-Royce)의 재료 책임자인 마이크 힉스(Mike Hicks)는 "그들은 약 500C 이상으로 올라갈 수 있는 온도 성능을 갖고 있지 않았습니다."라고 설명합니다. "강도가 빨리 떨어지고, 내식성도 좋지 않습니다."

이에 대응하여 1940년대에 Whittle의 연구를 이어받은 롤스로이스 팀은 주기율표를 고정한 도면으로 다시 돌아갔습니다.

텅스텐은 너무 무거웠어요. 구리가 너무 낮은 온도에서 녹았습니다. 그러나 약간의 크롬이 혼합된 니켈이 골디락스 제조법이었습니다. 고온을 견딜 수 있고 강하고 부식에 강하며 저렴하고 가볍습니다.

오늘날 이러한 초기 초합금의 후손은 여전히 ​​제트기 및 발전에 사용되는 터빈의 백엔드 대부분을 제공하고 있습니다.

Hicks의 동료이자 Rolls-Royce의 재료 기술 연구 책임자인 Neil Glover는 "터빈 블레이드는 엔진의 가장 뜨거운 부분에서 작동해야 하며 매우 빠른 속도로 회전합니다."라고 말합니다.

"이러한 블레이드 각각은 포뮬러 1 경주용 자동차 엔진과 동일한 출력을 추출하며, 현대 가스 터빈 엔진의 핵심에는 68개의 블레이드가 있습니다."