Supermateriál pro budoucnost: Hořčík!

Stoupající náklady na pohonné hmoty a jejich klesající zásoby, nutí vědce a technology hledat co nejlehčí materiály pro výrobu aut, letadel a dalších dopravních prostředků. Doslova zázraky se nyní čekají od hořčíku (Mg). Zatím je největším zádrhelem výroba takové hořčíkové slitiny, která by snesla průmyslové výrobní procesy.Stoupající náklady na pohonné hmoty a jejich klesající zásoby, nutí vědce a technology hledat co nejlehčí materiály pro výrobu aut, letadel a dalších dopravních prostředků. Doslova zázraky se nyní čekají od hořčíku (Mg). Zatím je největším zádrhelem výroba takové hořčíkové slitiny, která by snesla průmyslové výrobní procesy.

Čistý hořčík, nazývaný také magnézium, hoří za vysokých teplot oslnivým bílým světlem. Proto je tolik využíván jako součást směsí pro výrobu ohňostrojů. Většina z nás jej dobře zná i z efektních pokusů ve školních laboratořích. Čím ale hořčík tak učaroval vědcům?

Hořčík je všude kolem nás

Potřeba snižovat hmotnost dopravních prostředků je stále naléhavější a hořčík se jeví jako vysoce efektivní a navíc ekologický kov. Co ale vědce nejvíce zajímá, je jeho hustota. Hořčík je neobyčejně lehký. V porovnání s hliníkem je jeho hustota o 30 % nižší, a hmotností se tak vyrovná některým odlehčeným plastům. Přitom je vysoce pevný. Velkou roli hraje i snadná dostupnost hořčíku, je totiž šestým nejběžnějším prvkem v zemské kůře a vyskytuje se prakticky po celém světě v obrovském množství. Vzhledem k tomu, že hořčík velmi snadno reaguje s dalšími prvky, vyskytuje se v přírodě pouze ve sloučeninách.
Hořčík je však i důležitou součástí rostlin. Ve všech zelených rostlinách je totiž součástí chlorofylu.

Revoluce v automobilovém průmyslu?

V současné době se zkoumají vlastnosti hořčíku zejména pro jeho využití v automobilových bateriích, které jsou zbytečně těžké a zvyšují spotřebu u aut. U baterií hraje velkou roli také možnost jejich recyklace, což je dosud u běžných olověných baterií nemalým problémem. Hořčík je snadno recyklovatelný a ani jeho zbytky by nijak nezatěžovaly přírodní prostředí. V současné době je podíl hořčíku ve slitinách, používaných k výrobě autodílů, zhruba pouhých 5–7 kilogramů. Výrobci automobilů však mají již dnes plány na zvýšení podílu hořčíku v autech až na 160 kilogramů, což by zvýšilo účinnost paliva asi o 1 %.

Na hořčík čeká i elektronika a strojírenství

Jak slibně vypadá použití hořčíku v akumulátorech, tak se očekává jeho využití i v palivových a fotovoltaických článcích, a vzhledem k jeho velmi dobrým elektromagnetickým a vysokofrekvenčním vlastnostem i v mobilních telefonech, osobních počítačích, fotoaparátech a dalších výrobcích. Hořčík je rovněž horkým kandidátem na to, aby nahradil i kovové prvky, používané ve strojírenském průmyslu. Vědci však musejí nejprve lépe prozkoumat jeho mechanické, chemické a fyzikální vlastnosti.

Těžko se dá formovat

Jedním z největších omezení, které stojí v cestě širšímu využití hořčíku, je jeho poměrně nepružná hexagonální struktura, která působí problémy při lisování a obrábění. Hliníkové nebo ocelové plechy se snadno tvarují a stačí jednoduchá lisovací forma, abychom dostali během pár vteřin například požadovaný díl karoserie auta. Hořčík tomu ale vzdoruje a chce po technolozích posílení struktury. To ovšem není tak jednoduché, jak by se zdálo. Vědci už sice přišli na způsob, jak to udělat pomocí kovových slitin, obsahujících hořčík a další kovy. Jde jen o to najít správnou kombinaci do takovéto slitiny. Zatím je totiž hořčík pěkně vzdorovitý a vyžaduje posílení struktury za pomoci pěkně drahých příměsí, jako je neodym, yttrium, lanthan a další. V současné fázi výzkumu by využití těchto vzácných kovových prvků výrobu automobilů spíše zdražilo než zlevnilo. Zdá se, že se však blýská na lepší časy. Vědci nedávno vytvořili první slitinu na bázi hliníku, vápníku a hořčíku, která by tvrdým podmínkám vyhovovala. 

Pomohou počítačové modely
Hořčík čeká bezesporu slibná budoucnost a ty pravé objevy teprve přijdou. Aby se vynořily co nejdříve, využívají vědci a inženýři počítačového modelování struktur jednotlivých slitin, což nesmírně urychluje výzkum. Pomocí těchto modelů mohou předvídat a dokonce i testovat silné i slabé stránky nových slitin, aby se co nejvíce zrychlila inovace materiálů. Protože však každé modelování pouze určitým způsobem simuluje skutečnost a v reálu se může slitina chovat odlišně, musí se počítačový model ověřit pomocí řady experimentů.

Rubriky:  Technologie
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Největší simulátor Slunce dosáhne teploty až 3000 °C

Největší simulátor Slunce dosáhne...

Německé středisko pro letectví a kosmonautiku (DLR) postavilo ve svém středisku ve...
Baterie s tekutým elektrolytem funguje i jako chladič

Baterie s tekutým elektrolytem...

S rostoucím výkonem procesorů stoupá i množství odpadního tepla, které...
NASA plánuje vytvořit nejchladnější místo ve vesmíru

NASA plánuje vytvořit...

Zatímco v našich končinách dosahují v letních měsících teploty nejvyšších...
Hyperloop One ukázal testovací dráhu

Hyperloop One ukázal testovací...

Dvojicí ocelových tubusů na vysokých sloupech sviští hliníkové...
Nahradí skleněné akumulátory dnešní Li-Ion baterie?

Nahradí skleněné akumulátory...

Tým inženýrů z University of Texas v Austinu přišel s novou technologií...
Proč se věk nobelistů neustále zvyšuje?

Proč se věk nobelistů neustále...

Co mají všichni nositelé Nobelovy ceny za rok 2016 společného? Jsou...
Roboti a splněné sny

Roboti a splněné sny

Nevíte, kde vzít inspiraci pro své nápady? Můžete zajít...
Telefonní záznamy o nás prozradí téměř vše

Telefonní záznamy o nás prozradí...

Obsah rozhovorů je možné sledovat pouze se souhlasem soudu. Podobně přísná...
Nové čočky pro drony napodobí zrak orlů

Nové čočky pro drony napodobí...

Němečtí vědci z univerzity ve Stuttgartu vyvinuli 3D tištěné čočky, které...
Motor, který nesplnil všechna očekávání

Motor, který nesplnil všechna...

Wankelův motor je typem spalovacího motoru s rotačním pístem. Využívá...

Nenechte si ujít další zajímavé články

VIDEO: Sestavte si elektrokolo za 60 vteřin!

VIDEO: Sestavte si elektrokolo za...

Špičkoví američtí designéři a inženýři z týmu UrbanX...
Nerezavějící ocel vznikla před více než sto lety – jaký je její příběh?

Nerezavějící ocel vznikla před více než...

V Brown-Firthově výzkumné laboratoři v Sheffieldu,...
Vražda zbojníka Ondráše: Zradil ho kamarád kvůli odměně?

Vražda zbojníka Ondráše: Zradil ho...

„Nemám co pít. Dolévej,“ vykřikne zbojník Ondráš na...
Dálniční vrah: Když mě najdete, všechno přiznám!

Dálniční vrah: Když mě najdete,...

Období od dubna roku 1971 do srpna 1972 se do...
Překvapení v Číně: Z vody se vynořil kamenný Buddha!

Překvapení v Číně: Z vody se...

Velké překvapení čekalo na obyvatele žijící v blízkosti...
V autobuse už nebude nuda! Postará se o to váš nový chytrý spolucestující

V autobuse už nebude nuda! Postará se...

Není to tak dávno, co světoznámá společnost IBM...
Nejslavnější účetní zloději

Nejslavnější účetní zloději

Účetní podvody a krádeže se dějí každý den na...
Budou nabíječky v každé toaletě?

Budou nabíječky v každé toaletě?

Všechny mobilní telefony potřebují svou šťávu....
Reportáž psaná na oprátce: Proč skončila v láhvi od kompotu?

Reportáž psaná na oprátce: Proč...

Pan Závodský lopatou vyrývá na dvorku svého stavení...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.