2018年11月27日
碳化物的新类别,预期是最难的材料熔点最高的存在在地球上,科学家们已经发现的材料欧洲杯足球竞彩杜克大学和加州大学圣地亚哥分校。使用低成本开发金属新型材料很快就会发现应用程序在一个广泛的行业从硬件和机械航空。欧洲杯足球竞彩
原子结构的计算机模型的一个新碳化物。五碳和金属元素的乱七八糟的给整体结构稳定。(图片来源:Pranab袍,杜克大学)
按照惯例,硬质合金是一种化合物由碳和另一个元素。当加上一个金属或钛,钨接下来的材料是非常困难的,很难融化。这使碳化物完美的涂料等应用程序的部分空间飞行器或刀具表面。
虽然存在少数复杂的碳化物,包含三个或更多元素,它们不是通常发现在实验室或在工业应用。这主要是因为在确定的挑战可以形成稳定结构的组合,更不用说可取的属性。
目前,一组材料来自杜克大学和加州大学圣地亚哥分欧洲杯足球竞彩校的科学家报告了一个新的类别的发现与五个独特的金属碳化物,结合碳元素在同一时间。这项研究的结果已经发表在网上自然通讯日报》11月26日th, 2018年。
从原子的无序混合实现稳定而有序的原子结构,这些材料被杜克大学科学家计算预测存在,然后成功地在加州大学圣地亚哥分校。欧洲杯足球竞彩
这些材料是比欧洲杯足球竞彩现有碳化物重量越来越轻。他们也有很高的熔点和相对廉价的材料制成的混合物。这种组合的属性应该使他们非常有用的范围广泛的行业。
斯特凡诺Curtarolo,机械工程和材料科学教授,杜克大学。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
当学生学习分子结构,显示晶体像盐一样,看起来像一个3 d棋盘。这些材料的强度和稳定性产生的规律,有序原子键的原子组合在一起类似拼图的碎欧洲杯足球竞彩片。
然而,在晶体结构缺陷通常可以提高材料的强度。例如,如果裂缝开始沿直线传播的分子键,一群失调结构可以阻止它。淬火过程的固体金属通过生产实现理想的障碍通过加热和淬火过程称为退火。
five-metal碳化物的新类别需要这个概念更上一层楼。消除任何依赖的稳定晶体结构和债券,这些材料是完全依赖于障碍。欧洲杯足球竞彩虽然不可能站在自己的一堆棒球,一堆棒球,蝙蝠,鞋子,手套,帽子。
挑战在于预测的组合元素,将立场坚定。尝试开发新型材料是耗时和昂贵的。欧洲杯足球竞彩它是更昂贵的通过第一原理模拟计算原子的相互作用。此外,随着五槽金属元素和91年可供选择,潜在食谱很快变成恐怖的数量。
”找出哪些组合将混合好,你必须做一个基于熵的光谱分析”,表示Pranab袍,Curtarolo的实验室的博士后,论文的第一作者之一。”熵计算非常耗时和困难,通过建立一个原子模型。所以我们尝试些不同的东西”。
首先,研究者缩小原料领域的8个已知金属生产硬质合金化合物熟悉高熔化温度和硬度。随后,他们所需的能量计算潜在five-metal碳化形成大量的随机配置。
如果结果是传播远,它建议相结合可能会支持一个配置和打破apart-analogous太多棒球的组合。然而,如果有几个配置紧密捆绑在一起的,它表明,材料将可能形成各种独特的结构在同一时间,从而提供结构稳定性所需的障碍。
然后,研究人员测试他们的假设,他们的队友肯尼斯·维奇教授在加州大学圣地亚哥分校纳米工程,实际生产九个化合物。这是由集成元素在每个配方研磨成粉的形式,压缩在温度高达4000°F 2000和运行电流直接通过他们。
”学习处理这些材料是一个艰巨的任务欧洲杯足球竞彩”,说泰勒哈林顿,气势实验室的博士生和co-first该论文的作者之一。”他们的行为不同于任何材料,我们曾经处理,甚至传统的碳化物欧洲杯足球竞彩”。
他们选择了三个食谱系统被认为是最可能形成一个稳定的材料,这两种可能,和四个随机组合得分。根据预测,三个最可能的候选人都是成功的,而这两个至少可能没有。稳定结构也由三个四个中间得分手。
虽然看起来可能新碳化物都有可取的工业属性,一个不太可能的组合来的地位结合钼、铌、钽、钒,钨称为MoNbTaVWC5为短。
让这组元素结合基本上是喜欢尝试很多广场和六边形挤在一起。单靠直觉,你永远认为组合是可行的。但事实证明,最好的候选人实际上是违反直觉的。
Cormac到墙边,助理研究教授,Curtarolo实验室。
”我们还不知道它的确切性质,因为它还没有被充分测试”,表示Curtarolo。”但是一旦我们得到它到实验室在接下来的几个月,我不会感到惊讶,如果它是最难的材料熔点最高的”。
”这种合作是一个团队的研究侧重于展示独特的改变,可能我们的这种新方法的影响,”维奇说。”我们用创新方法采用基于建模结合最先进的合成和表征工具提供集成的闭环方法所必需的先进材料的发现欧洲杯足球竞彩”。
这项研究得到了国防部海军研究办公室(n00014 n00014 - 15 - 1 - 2863 - 17 - 1 - 2090, n00014 - 16 - 1 - 2583, n00014 - 17 - 1 - 2876)。