Udvikling af avanceret materialesynteseteknologi i metastabil fase

I lighed med den udbredte interesse for grafit og diamant er der stigende interesse for metastabile faser, som har andre fysiske egenskaber end stabile faser. Processer til fremstilling af materialer i metastabil fase er imidlertid stærkt begrænsede. Nye resultater er blevet offentliggjort i det seneste nummer af Nature om udviklingen af ​​en ny metastabil-fase syntesemetode, som drastisk kan forbedre forskellige materialers fysiske egenskaber.

Et forskerhold ledet af Dr. Chun, Dong Won ved Clean Energy Research Division, Korea Institute of Science and Technology (KIST; Præsident:Yoon, Seok Jin), annoncerede, at de med succes udviklede et nyt avanceret metastabil-fase palladiumhydrid (PdHx) ) materiale. Desuden identificerede de dens vækstmekanisme.

Et materiale i metastabil fase har mere termodynamisk energi end i den stabile fase, men kræver betydelig energi for at opnå den stabile fase, i modsætning til de fleste andre materialer, som eksisterer i den stabile fase med lav termodynamisk energi. Forskerholdet syntetiserede direkte et metalhydrid ved at dyrke et materiale, der kan lagre brint under en passende brintatmosfære uden at sprede brint i et metal. Navnlig udviklede de med succes et metalhydrid i metastabil fase med en ny krystalstruktur. Yderligere bekræftede de, at det udviklede metastabile fasemateriale havde god termisk stabilitet og dobbelt så høj brintlagringskapacitet som et stabilfasemateriale.

For at belyse det teoretiske grundlag og den videnskabelige dokumentation for disse resultater, brugte forskerholdet atomelektrontomografi, som rekonstituerer 3D-billeder fra 2D-elektronmikroskopbilleder til nanometerstore krystaller i et metalhydrat, til analyse. Som et resultat demonstrerede de, at den metastabile fase var termodynamisk stabil, identificerede 3D-strukturen af ​​metastabile fasekrystaller og foreslog en ny nanopartikelvækstmekanisme kaldet "multi-stage crystallization." Denne undersøgelse har betydning, da den afslører et nyt paradigme inden for metastabil-fase-baseret materialeudvikling, når det meste forskning er fokuseret på at udvikle stabil-fase materialer.

Dr. Chun sagde, "Disse undersøgelsesresultater giver en vigtig proces til at opnå kildeteknologi i udviklingen af ​​avancerede legeringsmaterialer indeholdende letvægtsatomer. En yderligere undersøgelse forventes at afsløre et nyt paradigme i udviklingen af ​​metastabil fase-baseret miljøvenlig energimaterialer, der kan lagre brint og lithium.I lighed med Czochralski (CZ)-metoden, som bruges til at fremstille enkeltkrystal silicium, et nøglemateriale i nutidens halvlederindustri, vil det være en kildeteknologi med stort potentiale, der vil bidrage til avanceret materialeudvikling." + Udforsk yderligere

Nyt brintlagermateriale træder på gassen