Учёные создали технологию производства наносплавов, которая может ускорить поиск более доступных и эффективных материалов для водородной энергетики и электроники
Наука и космос014 минут назад
Исследователи под руководством специалистов из Университета в Буффало разработали метод получения сложных металлических наночастиц всего за несколько миллисекунд. По словам авторов, новая технология позволяет значительно быстрее создавать и проверять перспективные материалы для энергетических и электронных приложений, чем существующие подходы.
Данная работа фокусируется на высокоэнтропийных сплавах — материалах, состоящих не из одного основного металла с небольшими добавками, а сразу из пяти и более элементов, смешанных примерно в равных долях. Такой подход существенно увеличивает количество возможных комбинаций. Если традиционные сплавы исследуются в относительно ограниченном диапазоне составов, то высокоэнтропийные материалы открывают миллионы потенциальных вариантов с разнообразными свойствами.
Созданная технология основывается на аэрозольном методе синтеза. Учёные распыляют жидкие смеси металлов в потоке водорода и подвергают их воздействию высоких температур. В таких условиях наночастицы формируются буквально за тысячные доли секунды. Эта скорость не позволяет им слипаться и увеличиваться в размерах, что особенно критично для катализаторов, поскольку их эффективность напрямую зависит от размера и однородности частиц.
Авторы подчеркивают, что ранее подобные аэрозольные методы использовались в основном для получения оксидов металлов и прочих керамических материалов. В данной работе эту технологию впервые адаптировали для быстрого синтеза высокоэнтропийных металлических наносплавов.
Исследователи создали несколько вариантов многокомпонентных наносплавов и протестировали их в реакции окисления водорода — одном из ключевых процессов в водородных топливных элементах. Один из пятикомпонентных сплавов продемонстрировал более высокую эффективность, чем ряд коммерческих катализаторов, используемых в настоящее время.
Этот результат особенно значим для водородной энергетики. Современные катализаторы часто содержат платину, иридий и другие драгоценные металлы, которые стоят дороже золота и значительно увеличивают стоимость технологий. Возможность комбинирования большего числа элементов повышает шансы на создание материалов, которые сохранят высокую эффективность, но будут значительно дешевле.
Авторы отмечают, что область применения высокоэнтропийных наносплавов не ограничивается только топливными элементами. Эти материалы рассматриваются для использования в аккумуляторах, датчиках, термоэлектрических устройствах, которые преобразуют тепло в электричество, а также в различных электронных компонентах.
Следующим этапом работы исследователи называют автоматизацию поиска новых катализаторов. Для этого они планируют объединить разработанный метод синтеза с компьютерным моделированием, системами быстрого тестирования и технологиями искусственного интеллекта. Если такой подход окажется успешным, то процесс поиска новых материалов может сократиться с лет до недель или даже дней.
Darth SaharaИсточники:Nature CommunicationsНаука и космос0наночастицыНаноматериалыТопливные элементыЭлектрохимияВодородная энергетикаКатализаторыСплавыАэрозольные технологииВодородное окисление14 минут назад
Источник