美国开发高熵陶瓷设计创新技术

1月3日，自然期刊（Nature）发布了由杜克大学领导，包括来自宾夕法尼亚州立大学、密苏里科技大学、北卡罗来纳州立大学和纽约州立大学布法罗分校在内的科研团队的成果，研究团队开发了一种称为无序焓-熵(disordered enthalpy–entropy descriptor，DEED)的新计算方法，快速预测了900种高性能陶瓷材料新配方的可合成性，其中17种随后在实验室进行了测试并成功生产，这些材料硬度极高，并且在化学腐蚀环境中稳定，还可以成为新型耐磨和耐腐蚀涂层、热电材料、电池、催化剂和抗辐射设备的基础。

论文地址：

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06786-y

“高熵碳化物都具有相对均匀的焓，因此我们可以忽略方程的一部分，但可以通过其他转变来预测新的陶瓷配方对于金属，我们必须解决焓问题。”简而言之，熵是衡量具有同等强度的替代设计的数量，而焓是衡量每种设计的坚固程度。杜克大学Curtarolo科研团队一直致力于开发“高熵”宇宙的预测能力，其管理下的庞大材料特性数据库(AFLOW)连接到其他用于材料优化的在线资源，可以利用计算机高精度预测材料特性，而无需在实验室中复制或创建复杂的原子动力学。

DEED计算专为热压烧结制造工艺而设计，除了预测稳定无序陶瓷的新配方外，还指导对这些材料进行更多研究，以揭示其潜在特性。为了选择适合不同用途的最佳陶瓷，科学家需要完善这些计算并通过实际的实验室测试。展望未来，该小组预计其他研究人员将开始使用DEED来合成和测试用于各种应用的新型陶瓷材料的性能。