Край на високата температура: Открит е метод за производство на сплави при температура 25-80°C

В продължение на векове създаването на метални сплави изглежда по един и същи начин: компонентите се нагряват в пещ, смесват се и след това се охлаждат, за да придобият желаната форма. Този метод ни е дал бронза, стоманата и безброй други сплави. Екип от учени в областта на материалознанието от САЩ наруши тази традиция. Те са открили начин за производство на сплави с висока ентропия при температури, които са по-близки до тези в топъл летен ден, отколкото до тези в нагорещена пещ. Новият подход обещава да открие пътя към създаването на здрави метали за широк спектър от приложения.

Високоентропийните сплави (ВЕС) се различават от обикновените сплави по това, че съдържат пет или повече компонента в приблизително равни пропорции. Този баланс създава безпорядък на атомно ниво, което е тайната на тяхната изключителна здравина и издръжливост. Свойствата на ВЕС вече са намерили приложение в космическата, енергийната и химическата промишленост.

Доскоро се смяташе, че единственият начин да се постигне подобно разбъркване е чрез високата температура. Традиционните методи включват нагряване на металите до екстремни температури, последвано от бързо охлаждане. Вместо това екип от Калифорнийския университет в Бъркли използва течен галий като среда.

Те разтварят метални соли във вода и ги поставят в контакт с разтопен галий при умерени температури от 25-80 °C. В резултат на реакцията металите почти мигновено изхвърлят хлорните си атоми и се превръщат в стабилни ВЕС.

„Това беше уникална ситуация, тъй като другите методи за получаване на подобни сплави работят с прекъсвания“, казва Джан Цюбо, старши учен в лабораторията в Бъркли. – „В този случай първо открихме механизма чрез трансмисионна електронна микроскопия, а след това намерихме начин да го използваме за синтез.

Изучавайки чрез трансмисионен електронен микроскоп как медните йони проникват и се комбинират с галия, учените са забелязали много бърз преход на атомно ниво. За една десета от секундата аморфният течен метал се превръща в малък кристал. Това наблюдение вдъхновява опитите за директното производство на високоентропийни сплави, пише IE.

Първоначалните тестове са довели до получаването само на наноразмерни частици, но постепенно учените усъвършенстват технологията и успяват да създадат количества от грамове и различни кристални структури. И в крайна сметка патентовали своята технология.

Потенциалните приложения на това откритие са широки. ВЕС биха могли да служат като ефективни катализатори в батериите и горивните клетки, намалявайки зависимостта от оскъдните вносни минерали. Те биха могли да бъдат полезни и в космическата и машиностроителната промишленост, които изискват материали, които са едновременно здрави и устойчиви.

За да се ускори разработването, групата на Джан работи с колеги от материалознанието, за да интегрира изкуствен интелект в разработването на сплавите. Освен това учените проучват начини за адаптиране на новия подход към извличане на полезни изкопаеми.