Supernett holder farao på plass

Romere, grekere og egyptiske faraoer var opptatt av å bli husket for ettertiden, og reiste monumenter som i dag har stor historisk og kulturell verdi. Nå vil forskere sikre de uerstattelige kunstverkene i middelhavsområdet mot jordskjelv: En superelastisk metallegering som husker sin opprinnelige form, selv om den blir deformert, kan bli redningen. Metalltrådene kan enten tvinnes som et sikkerhetsnett rundt monumentene, eller brukes som forsterkende elementer på innsida. Men først må forskere finne den perfekte balanse mellom de legerende metallenes egenskaper. Det skal skje i et laboratorium i Trondheim, under ledelse av SINTEF-forsker Casper van der Eijk.

INTERNASJONALT PUSLESPILL

Prosjektet er opprinnelig initiert av den italienske professoren Fabio Casciati ved universitet i Pavia i Nord-Italia. Med seg har han fått bygningsingeniører, seismologer og materialforskere i et prosjekt som kan forlenge livet til våre historiske skatter. – Vår jobb er å løse den materialtekniske brikken i puslespillet. Det skal vi gjøre med å forsterke monumentene med et såkalt huskemetall (Shape Memory Alloys). Dette er en legering som består av titan og nikkel (Ti-Ni). Legeringen har den egenskapen at den går tilbake til opprinnelig form selv om den deformeres. Men dette gjelder bare under spesielle temperaturer. I tillegg er metallet superelastisk. Det betyr at det kan strekkes mer enn vanlig metall, fordi krystallstrukturen i huskemetall kan forandres. I en slik prosess omformes deler av energien i jordskjelvet til varme. – Tråder av et slikt materiale vil derfor fungere som en effektiv støtdemper, forklarer van der Eijk.

ØRKENPROBLEMER

Metallet er like sterkt som stål og kan strekkes opp til 7 prosent,men finner allikevel tilbake til sin opprinnelige form – dersom temperaturen er stabil. Nettopp temperatursvingninger er en utfordring i dette prosjektet. Mange av monumentene står i ørkenområder hvor det kan bli veldig varmt om dagen og tilsvarende kaldt om natta. Under slike forhold vil metallet oppføre seg som det skal, bare i deler av døgnet. – Et italiensk forskerteam har jobbet med å løse problemet med temperatursvingninger ved å koble et kjølesystem til metallet. Det ble både dyrt og komplisert, blant annet fordi innretningen ble avhengig av strøm for å fungere, forteller van der Eijk. De norske forskerne har en enklere løsning på problemet: De skal lete seg fram til flere legeringer som reagerer på forskjellige temperaturer, og deretter sammenføye flere tråder med forskjellige egenskaper i én wire. En viktig faktor blir å holde metalltrådene slanke nok. Historiske monumenter krever naturligvis støttespillere som ikke synes for godt. En ekstra bonus med hukommelsesmetall er at det er vedlikeholdsfritt fordi det ikke korroderer.

MODELLERING

Nå er SINTEF i gang med å finne og karakterisere de ulike legeringene av titan og nikkel. Utgangspunktet for arbeidet er en legering som består av like mye av de to metallene. Forskerne vil gradvis endre denne sammensetningen for å finne den optimale løsningen. Etterpå står mekanisk testing og analyser i mikroskop for tur.

– Faktorer som hvordan metallet er produsert, hvilken varmebehandling det har gjennomgått, og hvor mye av små forurensninger det inneholder, spiller også inn, forklarer forskeren. Ut fra testene, variablene og mekaniske tester på de ulike monumentene skal resultatene modelleres i en datamaskin. Det gjør det videre arbeidet lettere med å finne den riktige legeringen til sikring av flere historiske monumenter i ettertid. – Hva vil en slik sikring koste? – Vi må regne med at hver meter med metall vil koste omtrent 200 kroner. Men vi trenger å sammenføye flere tråder, noe som gjør at meterprisen fort kommer opp i 2000 kroner. Men vet man hva man gjør, og gjør det rett på første forsøk, blir det ikke dyrt når man tenker på at dette er fortidsminner som ikke kan erstattes, mener forskeren.