مواد و ساخت پیشرفته

یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی دانشمندان مواد در دانشگاه دوک، روشی را برای کشف سریع دسته جدیدی از مواد با تحمل گرما و الکتریسته ابداع کردند. سطح مقاومت این مواد به قدر بالا است که دستگاه‌های ساخته شده با این مواد قادرند در دماهای نزدیک به گدازه مذاب فعال بمانند و به کار خود ادامه دهند.

این مواد سخت‌تر از فولاد هستند و در محیط‌های خورندۀ شیمیایی پایدارترند و می‌توانند اساس پوشش‌های جدید مقاوم در برابر سایش و خوردگی، ترموالکتریک‌ها، باتری‌ها، کاتالیزورها و دستگاه‌های مقاوم در برابر تشعشع را تشکیل دهند. نتایج این تحقیق در مجله نیچر منتشر شده است.

نحوه دستیابی به این مواد – سرامیک‌های ساخته شده با کربنیتریدها یا بوریدهای فلزات واسطه - از طریق یک روش محاسباتی جدید به نام توصیفگر آنتالپی-آنتروپی اختلال (DEED) بود. این برنامه در اولین قدرت‌نمایی خود، قابلیت سنتز شدن نهصد فرمول جدید از مواد با کارایی بالا را پیش‌بینی کرد، که هفده مورد از آنها آزمایش شده و با موفقیت در آزمایشگاه تولید شدند.

علاوه بر پیش‌بینی دستورالعمل‌های جدید برای سرامیک‌های بی‌نظم پایدار، روش محاسباتی توصیفگر آنتالپی-آنتروپی اختلال همچنین به هدایت بهتر تجزیه و تحلیل آنها برای کشف خواص ذاتی‌شان کمک می‌کند. به منظور یافتن سرامیک‌های بهینه برای کاربردهای مختلف، محققان باید این محاسبات را اصلاح کرده و آنها را به صورت فیزیکی در آزمایشگاه‌ها آزمایش کنند.

این روش محاسباتی به طور خاص برای یک روش تولید به نام تف‌جوشی با پرس گرم طراحی شده است. این امر شامل گرفتن فرم‌های پودری از ترکیبات تشکیل دهنده و گرم کردن آنها در خلاء تا 4000 درجه فارنهایت و در عین حال اعمال فشار در دوره‌های زمانی است که ممکن است تا چند ساعت طول بکشد. تمام فرآیند شامل آماده‌سازی، واکنش و خنک‌سازی بیش از هشت ساعت طول می‌کشد.

منبع

ارتباط با ستاد در صفحات تلگرام - اینستاگرام - بله