Учёные предсказали новые твердые и сверхтвердые тройные соединения

Ученые Сколтеха, ИХТТМ СО РАН, РНИМУ в Москве и Ереванского государственного университета смогли с помощью расчетных методов предсказать новые твердые и сверхтвердые тройные соединения в системе вольфрам-молибден-бор. Новое исследование было опубликовано в журнале Chemistry of Materials.

По словам сотрудника Сколтеха и одного из авторов исследования, Александра Квашнина, эта работа стала логичным продолжением долгого изучения бинарных систем. Для поиска новых материалов пришлось усложнить систему и добавить в нее третий элемент, что привело к серьезному изменению свойств и появлению новых соединений. Эти изменения и составляли предмет интереса ученых. 

Работа велась с использованием эволюционного алгоритма USPEX, разработанного Артемом Огановым, профессором Сколтеха и соавтором этого исследования, и его учениками. Благодаря этому алгоритму удалось предсказать структуру потенциально сверхтвердых тройных соединений в системе W-Mo-B. 

«Мы планировали предсказать ряд тройных соединений, которые бы обладали необходимым набором механических свойств, в данном случае твердостью и трещиностойкостью, которые были бы лучше, чем у бинарных соединений. На деле мы действительно предсказали ряд тройных соединений, но основная их особенность заключалась в том, что они оказались высокоэнтропийными сплавами. Вследствие смешивания атомов вольфрама и молибдена предсказанные соединения являются разупорядоченными, что и влияет на их стабильность при различных температурах», — говорит Александр Квашнин. 

Обычно к высокоэнтропийным соединениям относят карбиды, четырех- или пятикомпонентные соединения. Как полагают ученые, их исследование — это первый шаг к тому, что такие соединения могут быть найдены теперь уже в системах боридов. 

«У этой работы есть очевидное развитие — мы можем найти новые твердые материалы, которые будут по своим характеристикам превосходить уже имеющиеся, и выдерживать более высокие температуры или давление. Это необходимо для таких компаний, как Газпромнефть, например, при бурении скважин», – добавляет один из авторов, Кристиан Тантардини, сотрудник ИХТТМ СО РАН и Сколтеха.

Исследователи продолжат заниматься этой темой: теперь их интересует, что может происходить внутри еще более сложных соединений при изменении температуры и давления.

Источник: www.skoltech.ru

Комментарии: