Высокоэнтропийные сплавы (ВЭС) отличаются от обычных тем, что содержат примерно в равных долях пять и более компонентов. Этот баланс создает беспорядок на атомном уровне, что и является секретом их исключительной прочности и долговечности. Свойства ВЭС уже нашли применение в аэрокосмической, энергетической и химической отраслях промышленности.

До недавнего времени считалось, что единственный способ добиться такого беспорядка — это высокая температура. Традиционные методы заключаются в нагревании металлов до экстремальных температур с последующим быстрым охлаждением. Вместо этого группа из Калифорнийского университета в Беркли использовала в качестве среды жидкий галлий.

Они растворили соли металлов в воде и привели их в контакт с расплавленным галлием при умеренной температуре 25–80°C. В результате реакции металлы практически мгновенно отбросили атомы хлора и превратились в стабильный ВЭС.

«Это была уникальная ситуация, поскольку другие методы получения таких сплавов работают с перебоями, — сказал Чжан Цюбо, старший научный сотрудник лаборатории в Беркли. — В данном случае мы сначала открыли с помощью просвечивающей электронной микроскопии механизм, а затем нашли способ использовать его для синтеза».

Изучая через просвечивающий электронный микроскоп, как ионы меди проникают в галлий и соединяются с ним, ученые обратили внимание на очень быстрый переход на атомном уровне. За десятую долю секунды аморфный жидкий металл превратился в небольшой кристалл. Это наблюдение вдохновило на попытки прямого получения ВЭС, пишет IE.

В ходе первых испытаний были получены только наноразмерные частицы, однако постепенно ученые усовершенствовали технологию и смогли создавать граммовые количества и различные кристаллические структуры. И, в конечном итоге, запатентовали свою технологию.

Потенциал применения этого открытия широк. ВЭС могут служить эффективными катализаторами в аккумуляторах и топливных элементах, снижая зависимость от дефицитных импортных минералов. Также они могут пригодиться в аэрокосмической и механической промышленности, где требуются материалы, обладающие одновременно прочностью и устойчивостью к внешним воздействиям.

Для ускорения разработки группа Чжана сотрудничает с коллегами-материаловедами над интеграцией в разработку сплавов искусственного интеллекта. Кроме того, ученые изучают способы адаптации нового подхода к извлечению полезных ископаемых.

Команда ученых из Австралии нашла способ удешевить изготовление титанового сплава, избавившись от дорогостоящего ванадия. Напечатанный материал продемонстрировал повышенную прочность и производительность, по сравнению со стандартным Ti-6Al-4V.