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“知行合一,艰难潜行”助力合金材料研究

所属分类:时事聚焦    发布时间: 2022-12-09    作者:
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在浙江海洋大学国家海洋设施养殖工程技术研究中心(以下简称工程中心),一个由10多名科研人员组成的团队致力于研究多金属MOF材料及高熵合金材料的高效运用。该团体立足于MOF (金属-有机框架材料材料材料)材料,采用MOF前体技术,实现由MOF材料为前体所制备合金材料的过程,在前期的MOF研究工作中,成功将研究理论成果文章《Trimetallic metal–organic frameworks and derived materials for environmental remediation and electrochemical energy storage and conversion》发表到《Coordination Chemistry Reviews》上。

当前,传统合金是以1-2种金属为主,并通过添加特定的少量其他元素,采用不同工艺来获得不同性能的合金。但是,传统合金材料在,增加组成合金的金属种类的同时,由于合金微观结构的改变,会导致合金性能恶化,给材料组织,成分分析带来极大的困难。幸运的是,科学家们在所谓的“高熵合金(High-entropy Alloy,HEA)”中找到了一个看起来十分可行的答案,它是一类具有优异性能的新型材料,以其优异的力学性能、耐腐蚀性能、优异的热稳定性等特点受到科学界广泛关注。

——高熵合金主要运用在那些领域?有哪些特点?

高熵合金的运用可以总结为三个领域:1.高温性能的应用;2.断裂韧性的应用;3.耐腐蚀性的应用。

现有试验表明耐火HEAs在高温下具有更高的稳定性、更低的成本和密度、正的晶格失配,这表明这些合金由于具有吸引人的高温机械性能,有可能取代传统Ni基高温合金作为下一代高温材料。

此外材料的断裂往往关乎着安全的问题,在当下一些研究的 HEAs中,并没有出现像传统金属材料或者合金那样尖锐的韧脆转变,这表明这些合金可能是极端寒冷条件下应用的优良候选材料,例如,用于船体、飞机和低温储存罐的材料。

*后高熵合金作为一种新开发的多主元合金,超越了基于单一多数主体元素的传统合金的设计限制,具有提高耐腐蚀性的潜力.这表明这些具有优异的内在耐腐蚀性的新型合金,在恶劣环境的应用中具有巨大的经济和安全益处。

整体上,高熵合金具有四个效应:1.高熵效应;2.晶格畸变;3.缓慢的扩散特点;4."鸡尾酒"效应。正是由于高熵合金所具有的这四个核心效应,造就了高熵合金在某个领域所具有的优良的特性,也是当前科学研究的集中领域之一。

——研究进展怎么样?

在研究团队在充分研究三金属MOF材料的研究进展之后,通过夜以继日不断地尝试,团队研究人员成功的实现了5金属MOF前体材料的制备,并成功将其转化为高熵合金与碳的复合材料。

——后续研究方向?

团队负责老师表示,后续我们在进一步研究制备出来的高熵合金的不同组合之外,我们可能将会把它运用到海水淡化领域,以望开发出高熵合金更加广发的运用领域以及为光热海水淡化贡献我们的力量。



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