Head Liquidmetal - Krótki wykład z inżynierii materiałowej

W bieżącym sezonie pojawiła się kolejna nowość w konstrukcji nart Heada. Materiał o nazwie Liquidmetal, stosowany wcześniej w rakietach tenisowych.
Sama idea Liqiudmetal nie jest historią najnowszą. Nad stworzeniem tego rodzaju materiału pracowano już pod koniec lat pięćdziesiątych. Oczywiście pierwsze próby odbywały się dla potrzeb wojska i kosmonautyki. Head zaadoptował tę technologię dla potrzeb sprzętu sportowego. Rakiety tenisowe z systemem Liquidmetal odniosły wielki rynkowy sukces, a obecnie przyszedł czas na narciarstwo.
Co to takiego Liquidmetal? Próbując przetłumaczyć jego nazwę można domniemywać, że to płynny metal. To w zasadzie prawda. Nie jest to jednak substancja podobna do rtęci, która w warunkach normalnych zachowuje się podobnie do gęstej cieczy. Jest to ciało stałe, ale posiada strukturę identyczną jak struktura cieczy. Jest to tak zwana struktura nieuporządkowana, inaczej amorficzna. Ciała stałe w większości posiadają strukturę uporządkowaną, czyli krystaliczną. Struktura amorficzna jest bardziej "upchana" przez co ciała amorficzne trudno ulegają trwałemu odkształcaniu. Teoretycznie można to wytłumaczyć w sposób następujący: wyobraźmy sobie naczynie w którym w sposób uporządkowany ułożone są piłki. Idealnie jedna na drugiej, jedna obok drugiej, obrazując strukturę uporządkowaną. Zaznaczamy na ściance naczynia poziom, do którego sięgają piłki a następnie wstrząsamy całym układem powodując, że piłki wymieszają się, tworząc model struktury amorficznej. Można się domyślić, że teraz piłki zajmują mniejszą objętość niż przed doświadczeniem. Jaki z tego wniosek? Materiały amorficzne są bardziej upakowane a dodatkowo nie występują w nich naprężenia wewnętrzne. Struktura taka jest bardziej trwała, bo powstaje w sposób naturalny a nie wymuszony jak w przypadku struktur uporządkowanych (tak jak w życiu: trudniej utrzymać porządek niż bałagan). Można też przeprowadzić doświadczenie odwrotne: wlać wodę do wysokiego, wąskiego naczynia, zaznaczyć poziom, a następnie zamrozić i po przejściu w stan stały sprawdzić objętość. Lód okaże się ciałem o większej objętości. To idealny przykład przejścia ze struktury amorficznej (woda) w krystaliczną (lód). Jak to się ma do właściwości sprężystych, które w konstruowaniu nart są najważniejsze? Ze względu na swoją specyfikę Liquidmetal praktycznie nie pochłania energii z zewnątrz a odebraną energię przekazuje w całości w reakcji na zadawaną siłę. Upraszczając to, można przeprowadzić kolejne doświadczenie. Potrzebne będą do tego dwie identyczne stalowe kulki oraz dwie płyty, jedna ze stopu tytanu lub magnezu a druga  Liquidmetal. Teraz zrzucamy obie kulki z tej samej wysokości na płyty. Kulka rzucona na stopy magnezu lub tytanu zachowuje się tak jak wszyscy się spodziewają, mianowicie odbija się przez jakiś czas, z każdym odbiciem coraz słabiej, aż w końcu zatrzyma się. Powodem tego jest przejmowanie części energii kulki przez podłoże. To samo oświadczenie z zastosowaniem podłoża z Liquidmetal pokazuje, że kulka odbija się praktycznie bezstratnie i kilkanaście razy dłużej niż od płytek ze stopów.<break>
Zatrzymanie po znacznie dłuższym czasie spowodowane jest tym, że stalowa kulka sama tłumi własną energię. Gdyby zastosować kulkę z Liquidmetal powstałoby praktycznie perpetum mobile.
Tak więc mamy idealne własności sprężyste a przy tym trzykrotnie większą wytrzymałość niż stopy tytanu.
Można powiedzieć, że firmy Caltech i Liquidmetal Technologies, pracujące na zlecenie NASA stworzyły materiał bliski ideałowi.
Główne zalety Liquidmetal to:

• idealny transfer energii
• znakomite tłumienie drgań o niskiej częstotliwości
• elastyczność 10 - krotnie większa niż w dotychczas stosowanych stopach
• trzykrotnie większa wytrzymałość od stopów tradycyjnych
• trzykrotnie większa odporność na odkształcenia trwałe
• ponad dwukrotnie większa twardość
• brak rozszerzalności cieplne
• nierdzewność.

W nartach Heada, Liquidmetal zastosowano w ramionach X-frame oraz w powłoce zewnętrznej (jacket). W najwyższych modelach dotychczasowo stosowany Full Metal Jacket (ze stopów tytanu) oraz Full Carbon Jacket (z włókien grafitowych) zastąpiono przez Liquidmetal Jacket.
Dzięki zastosowaniu tego materiału w połączeniu z technologią Intelligence narty Heada zyskały ogromną żwawość i reaktywność, czego nieco brakowało w poprzednich modelach. Intelligence powodował, że narty były raczej "spokojne" i wyważone, Liquidmetal dodał im sporo ognia. Dzięki swojej sprężystości i wytrzymałości sprawia, że narty oddają włożoną w nie w skręcie energię z natężeniem o 29% większym niż w dotychczasowych konstrukcjach, a przy tym narty mają mniejszą tendencję do zniszczenia w przypadku nagłych uderzeń podczas kraks, ponieważ Liquidmetal trudno jest trwale odkształcić.

<font size="1">kulka deformuje powierzchnię stopu magnezu i odbija się niżej i </font>		<font size="1">kulka odbijajana od płyty liquidmetal odbija się dłużej</font>

Można więc powiedzieć, że Head stworzył nartę idealną poprzez połączenie dwóch genialnych technologii - Intelligence, zapewniającej precyzję, pewność prowadzenia oraz wszechstronność i Liquidmetal, odpowiadający za energetyczność i reaktywność. Połączenie obu systemów zastosowano we wszystkich modelach z grupy race i wyższych modelach z grupy skicross. Flagowe modele na ten sezon to, łączące Intelligence Chip System z Liquidmetal - i. XRC 1400 Chip Super Railflex II oraz slalomówka Worldcup i. SL Chip CP 13. Czy rzeczywiście są takie wspaniałe, każdy oceni sam. Nie ulega jednak wątpliwości, że Head po raz kolejny zostawił konkurencję daleko z tyłu, jeżeli chodzi o rozwiązania materiałowe. X-frame, Intelligence, Liqiudmetal... co dalej???

Struktura amorficzna

Struktura amorficzna

Struktura amorficzna

Struktura krystaliczna

Struktura krystaliczna

Struktura krystaliczna

Stop liquidmetal

Stop liquidmetal

Stop liquidmetal

Struktura amorficzna i krystaliczna

Struktura amorficzna i krystaliczna

Struktura amorficzna i krystaliczna