Новый медный сплав с эффектом памяти формы работает при -200°C для космических применений

Механический тепловой переключатель с использованием сплава с памятью формы и (b) изменение температуры при нагреве. Автор: Communications Engineering (2025). DOI: 10.1038/s44172-025-00464-9

Учёные разработали новый медный сплав, демонстрирующий эффект памяти формы при экстремально низких температурах до -200°C. Исследование опубликовано в журнале Communications Engineering.

Сплавы с памятью формы могут деформироваться при охлаждении, но возвращаются к исходной конфигурации при нагреве («запоминая» первоначальную форму, подобно мемориальной пене). Этот перспективный материал может найти применение в космической технике и водородных технологиях, где обычны экстремально холодные условия ниже -100°C.

Ранее изученные никель-титановые сплавы (Ni-Ti) теряли способность к восстановлению формы ниже -20°C, несмотря на другие практические характеристики. В то же время известные сплавы, работающие ниже -100°C, оказались непригодными для реального применения.

Международная группа исследователей из Университета Тохоку, Университета Ивате, JAXA, Национальной астрономической обсерватории Японии, Токийского городского университета и Университета Киото создала прототип механического теплового переключателя на основе нового сплава Cu-Al-Mn.

Изменение деформации при охлаждении и нагреве под нагрузкой в сплаве Cu-Al-Mn. Автор: Communications Engineering (2025). DOI: 10.1038/s44172-025-00464-9

Сравнение производительности различных материалов актуаторов с новым сплавом Cu-Al-Mn. Автор: Communications Engineering (2025). DOI: 10.1038/s44172-025-00464-9

Переключатель успешно работал при -170°C, регулируя теплопередачу за счёт изменения контактного состояния в зависимости от температуры. Рабочий диапазон можно настраивать, изменяя состав сплава.

«Мы были в восторге, когда увидели его работу при -170°C, — признаётся Тосихиро Омори (Университет Тохоку). — Другие сплавы с памятью формы на такое не способны».

Сплав Cu-Al-Mn стал первым материалом для актуаторов, способным обеспечивать значительную механическую работу при температурах ниже -100°C. Это открывает путь к созданию высокопроизводительных систем для криогенных условий, ранее недостижимых.

Потенциальные применения включают надёжные тепловые переключатели для систем охлаждения космических телескопов. Компактность таких решений делает их ключевой технологией для будущих космических миссий и водородной энергетики.

Дополнительная информация: Shunsuke Sato et al, Shape memory alloys for cryogenic actuators, Communications Engineering (2025). DOI: 10.1038/s44172-025-00464-9

Источник: Tohoku University