Привет, Хабр!

Всегда при изучении статей про околосветовые скорости и теорию относительности меня интересовало главное - что именно происходит с материей, которая согласно имеющимся представлениям, уменьшается в размерах с ростом скорости движения.

Все источники твердят, что тело сжимается по направлению движения, вот только как тут можно говорить о физическом сжатии материи, если тело движется без ускорения и как может меняться структура этого объекта? С точки зрения классической физики и материаловедения это почти мистика.

Сейчас частенько можно услышать, что тот или иной материал с эффектом памяти формы научились использовать очередным перспективным образом. В большинстве случаев, про «память формы» многие вычитывают в описании какого-нибудь умного матраса или подушки для сна. Такой матрас принимает форму тела пользователя и потом тело поддерживается в удобном состоянии.

Но на самом деле эффект памяти куда более интересный, если рассматривать его с позиции материаловеда.

Чаще всего эффект демонстрируют на примере проволоки из сплавов титана с никелем. Это лишь самый простой вариант демонстрации и на практике память формы наблюдается у разных материалов, в том числе и полимерных. Но, традиционно для моих заметок, разбирать подобные эффекты на металлах проще всего.

Существует множество ситуаций, когда требуется сохранять высокую точность и имеющиеся размеры изделия даже с учётом нагрева. Сплавы, которые умеют работать без изменения линейных размеров при нагревании, называются инварами. Как физически можно объяснить такую аномалию?

В процессе знакомства с квантовой физикой и при попытках дойти до самой сути строения вещества упираешься в непонимание. Ученые пока не могут утверждать из чего именно состоит материя. Да, гипотезы существуют, совершаются важные открытия и проводятся работы, но все это в итоге имеет множество противоречий.

Долгое время логика была простой - мы измельчим материю до такого состояния, что увидим её составные детали. Как моделька, собранная из Лего, состоит из единичных объектов, так и материал будет состоять, например, из атомов. Но процесс затянулся и субатомных частиц нашли великое множество. Где-то тут появилась версия, что на самом деле основой любой материи является информация.

Никого не удивить тем, что при нагревании размеры физических тел увеличиваются, а при охлаждении - уменьшаются. Это прописная истина, которая откладывается в сознании, начиная с первых уроков физики.

Но не нужно стараться искать универсальные решения. Так происходит далеко не всегда. Есть материалы, которые обладают весьма странной особенностью. При охлаждении они увеличиваются в объеме и ломают тем самым уставившиеся стереотипы о свойствах всех материалов.

Самое интересное, что мы регулярно сталкиваемся с такой аномалией на практике. Только вот значения этим наблюдениям не придаем.

Несмотря на весьма специфические свойства, которые невольно ассоциируются с оконным стеклом, можно так модифицировать этот материал, что его "мама родная не узнает". После обработки он вполне подойдёт для изготовления сопел реактивных двигателей, подшипников, термостойких лопаток турбин и даже для прочных термостойких покрытий космической техники.

Оказывается, далеко не все стальные детали можно закаливать. Существует стереотипное мнение, что раскали буквально любую железяку до красного каления, опусти её в воду и получишь гарантированное упрочнение. Но нет! Ответ кроется в правильном определении термина "закалка". Но, обо всём по порядку.

Вероятно, вам приходилось слышать, что структура любого металла представлена зёрнами. Это не те зёрна, которые клюют куры и едят мыши. Но тогда какие?

Из обычной практики известно, что бывают сплавы или чистые металлы, которые плавятся при низких температурах, а бывают те, что плавятся при высоких или запредельных температурах. Например, ложка из галлия расплавится в стакане с теплой воды, а вольфрамовая нить в лампочке будет работать аж при 3500 градусов без особых проблем!

Из чистого металла хитрыми манипуляциями, которые материаловеды называют легированием, можно получить материал с более интересным и нужным в конкретном случае набором свойств.

Подобная ситуация и с тугоплавкостью.

Кстати, как вы думаете, есть ли различие между жаропрочностью, жаростойкостью и тугоплавкостью? :)

Как ни странно, это совершенно разные термины, хотя и похожие по звучанию.

Три агрегатных состояния вещества, которые мы изучали на физике в школе, мягко говоря не отражают реальное многообразие возможных состояний материи в природе. Мы уже обсуждали такие штуки, как плазма или аморфное состояние. Говорили про невероятный конденсат Бозе-Эйнштейна. Но на этом список не кончается!