Forskere forudsiger nyt, hårdt, og superhårde ternære forbindelser

Forskere fra Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech), Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry (ISSC SB RAS), Pirogov Medical University og Yerevan State University har forudsagt nye hårde og superhårde ternære forbindelser i wolfram-molybdæn-bor-systemet ved hjælp af beregningsmetoder. Deres forskning blev offentliggjort i tidsskriftet Kemi af materialer.

Ifølge Alexander Kvashnin, seniorforsker ved Skoltech og medforfatter af papiret, undersøgelsen er en naturlig opfølgning på tidligere omfattende forskning i binære systemer. I jagten på nye materialer, forskerne måtte oprette et mere komplekst system ved at tilføje et tredje element, hvilket resulterede i stærkt ændrede egenskaber og nye forbindelser. Disse ændringer var i fokus for forskerne.

Teamet forudsagde strukturen af ​​potentielt superhårde ternære forbindelser i W-Mo-B-systemet ved hjælp af USPEX evolutionære algoritme udviklet af Artem Oganov, en Skoltech-professor og en medforfatter af papiret, og hans elever.

"Vi planlagde at forudsige en række ternære forbindelser, der ville vise bedre mekaniske egenskaber, såsom hårdhed og brudmodstand, sammenlignet med binære forbindelser. Vi forudsagde flere ternære forbindelser, der viste sig at være legeringer med høj entropi. Blandingen af ​​wolfram- og molybdænatomer frembragte forbindelser, der var uordnede og, derfor, havde varierende stabilitet afhængig af temperatur, ”forklarer Alexander Kvashnin.

Karbider-fire- eller femkomponentforbindelser-klassificeres typisk som højentropiforbindelser. Forskere mener, at deres undersøgelse er det første skridt mod at finde sådanne forbindelser blandt boridsystemer.

"Indlysende udsigter for denne forskning kan resultere i nye hårde materialer, der overgår deres eksisterende modparter og modstår højere temperaturer eller tryk. Virksomheder som Gazpromneft kan bruge disse materialer til boring eller andre formål, siger Christian Tantardini, en af ​​forfatterne til papiret og en ansat i ISSC og Skoltech.

Forskerne agter at fortsætte deres forskningsindsats. De er ivrige efter at finde ud af, hvad der sker med endnu mere komplekse forbindelser som reaktion på temperatur- og trykændringer.