Stabilizowany entropowo stop zawierający tlenki

Źródło: ncsu.edu

Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Północnej Karoliny i Uniwersytetu Duke stworzyli pierwszy stop stabilizowany entropowo zawierający tlenki i pokazali możliwość określania struktury krystalicznej na podstawie uporządkowania w skali atomowej a nie wiązań chemicznych.

Materiałami o wysokiej entropii badacze interesuję się szczególnie od 2007 roku. Tego typu materiały składają się z 4 i więcej różnego rodzaju metali (np. NiFeCrCoMn, MoNbTaW,) i wykazują bardzo dobre właściwości wytrzymałościowe przy niskiej gęstości. Metale w stopach o wysokiej entropii występują mniej więcej w takich samych ilościach i w skali atomowej są losowo rozmieszczone. Stanowi to dużą różnicę w stosunku do materiałów krystalicznych o powtarzalnej strukturze.

Dotychczas nie udało im się poznać ich struktury i stworzyć takiego materiału z składającego się z czegoś poza metalami. Amerykańscy naukowcy postanowili zbudować materiał stabilizowany entropowy zawierający tlenki, licząc na to, że pozwoli im to poznać lepiej strukturę takich materiałów.

Dodając więcej różnego rodzaju atomów do kryształu można wytworzyć większy nieporządek w ułożeniu atomów, o ile będzie ono nadal losowe. Znalezienie odpowiedniej proporcji tych atomów, tak aby nie zaczęły tworzyć uporządkowanych struktur krystalicznych i były losowo rozmieszczone jest kluczem do stabilizacji entropowej.

Naukowcy stworzyli materiał zbudowany z pięciu różnych tlenków (magnezu, kobaltu, niklu, miedzi i cynku). Zostały one zmieszane w formie proszków w mniej więcej takich samych proporcjach i sprasowane do małych peletów i następnie poddane temperaturze 1000 st. C. Prażenie trwało kilka dni i miało na celu zainicjowanie reakcji i przesunięć na poziomie atomowym.

Za pomocą Zaawansowanego Źródła Fotonów znajdującego się w amerykańskim Argonne National Laboratory i spektrometru fluorescencji rentgenowskiej badacze określili, że ułożenie atomów w otrzymanym stopie jest równomierne. Tworzona przez nie swoista struktura krystaliczna cechuje się powtarzalnością poszczególnych atomów, jednak ich ułożenie w przestrzeni różni się między kolejnymi komórkami krystalicznymi. Teraz naukowcy zajmą się kompleksowym zbadaniem nowego materiału.

(pj)