Ученые создали высокоэнтропийные сплавы при комнатной температуре

Первый автор исследования Цюбо Чжан рассматривает образец высокоэнтропийного сплава, полученного с помощью новой методики. Автор: Robinson Kuntz/Berkeley Lab

Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) разработали новый метод создания высокоэнтропийных сплавов (ВЭС) при температурах, близких к комнатной (25–80 °C). Технология, описанная в журнале Nature, позволяет точно контролировать кристаллическую структуру и морфологию материала, открывая путь к созданию сплавов с заданными свойствами.

В отличие от традиционных сплавов, где преобладает один основной элемент (например, железо в стали), ВЭС состоят из равных или почти равных долей нескольких элементов. Это создает высокоэнтропийную, «неупорядоченную» внутреннюю структуру, которая придает материалам рекордную прочность, прочностью и потенциал для использования в качестве высокоэффективных катализаторов в аккумуляторах и топливных элементах.

Основные принципы изотермического синтеза ВЭС при низких температурах. Автор: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09530-w

Новый метод основан на использовании жидкого галлия в качестве среды для смешивания элементов. Металлы в виде хлоридов вводятся в водный раствор, который при контакте с жидким галлием вызывает быструю реакцию. Элементы теряют атомы хлора и практически мгновенно смешиваются, образуя сплав. Ключевую роль в открытии сыграла просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) в режиме реального времени, позволившая наблюдать процесс на атомном уровне.

«Благодаря высокому разрешению нашей новой жидкой ячейки мы смогли наблюдать очень быстрый переход от наноразмерного аморфного жидкого металла к маленькому кристаллу всего за десятую долю секунды», — пояснил первый автор работы Цюбо Чжан.

Исследователи уже запатентовали технологию, масштабировали ее до получения нескольких граммов сплава за раз и научились создавать ВЭС различной формы и структуры. Сейчас команда сотрудничает с экспертами по искусственному интеллекту для ускоренного проектирования новых сплавов. Кроме того, метод перспективен для извлечения ценных редких минералов, таких как кобальт, из промышленных сточных вод.

Автор: Lawrence Berkeley National Laboratory