Учёные при помощи компьютерной симуляции предсказали материал с рекордной температурой плавления

Материаловеды из Университета Брауна (Род-Айленд, США) при помощи компьютерной симуляции подсчитали, что у материала, изготовленного из гафния, углерода и азота, будет самая высокая температура плавления из всех, известных на сегодня. В собственных вычислениях учёные применяли законы квантовой механики.

Металл гафний был открыт в начале 20-го века. Он сам по себе тугоплавкий – его температура плавления образовывает 2506 К. Не смотря на то, что это и меньше, чем, допустим, у известного вольфрама (3695 К), но сплавы с участием гафния и углерода уже давно ставят рекорды по температурам плавления.

К примеру, с 1930 года рекорд по этому показателю держал карбид тантала-гафния (Ta4HfC5) – 4215 К. Но новый гипотетический материал побеждает в этом соревновании с температурой минимум в 4400 К. Это больше 3/4 действенной температуры поверхности Солнца (5778 К). Действительно, всё это до тех пор пока только теория – нужно ещё изготовить таковой материал и проверить его в очень тёплой печи.

Но то, что такие теории возможно просчитывать на компьютере – это громадный ход вперёд.

«Преимущество подхода, в котором изучения начинаются с компьютерных симуляций, пребывает в том, что мы можем проверить большое количество разных комбинаций без громадных затрат на тесты, и отыскать сходу те варианты, с которыми стоит поэкспериментировать в лаборатории,– поясняет Аксель ван де Вэйл, соавтор статьи и помощник профессора. – В простой ситуации мы действовали бы наугад – но сейчас мы знаем, с чем возможно экспериментировать».

При помощи суперкомпьютера Национального научного фонда учёные симулировали физические процессы на ядерном уровне, моделируя поведение много атомов, применяя законы квантовой физики. Отталкиваясь от структуры карбида тантала-гафния, учёные при помощи компьютерных вычислений узнали, какие конкретно как раз факторы приводят к таковой большой температуре плавления.

Стало известно, что карбид тантала-гафния сочетает высокую удельную теплоту плавления с маленькой отличием в энтропии между жидкой и жёсткой фазами. Как растолковывает ван де Вэйл, при плавлении материала возрастает его энтропия, и в случае если отличие энтропии между жёстким и жидким состоянием мелка, то температура, требуемая для фазового перехода, у для того чтобы материала высокая. Исходя из этого, им удалось подобрать материал, у которого отличие в энтропиях ниже, чем у исходного, а температура плавления, соответственно, выше.

Из гафния и сплавов тантала делают подробности ракетной техники (сопла, газовые рули) и электроды для воздушно-плазменной и кислородно-пламенной резки металлов. Характеристики теоретически предсказанного материала ещё предстоит уточнить на практике – такие свойства, как механические особенности, окисляемость, и другое, серьёзны не меньше, чем температура плавления. Но, как отмечает, ван де Вэйл, работа по теоретическому расчёту температуры плавления – сама по себе знаковая, потому, что её достаточно тяжело вычислить, по сравнению с другими чертями материалов.

Случайные записи:

• Три главные проблемы крыма обсудили на кнс «сколково» в севастополе
• В шотландии запретят посев генномодифицированных зерновых

Припой KAINA 183С температура плавления 1мм диаметр 2% флюса 50г вес с али

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Обнаружен новый материал, имеющий рекордно высокую на сегодняшний день температуру плавления

  Данные исследований, совершённых исследователями из университета Брауна (Brown University), показывают на то, что у людей имеется возможность синтеза…

• Ученые создали самый черный материал на сегодняшний день

  Несколько исследователей из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (King Abdulla University of Science and Technology), Саудовская…

• Ученые научились печатать при помощи лазера кремниевые электронные схемы прямо на бумаге

  Область печатаемой электроники, развивающаяся бурными темпами сейчас, уже разрешает создавать эластичные электронные схемы, дисплеи, каковые возможно…

• Случайность привела к получению невозможного материала

  В науке нет ничего неосуществимого, имеется лишь что-либо маловероятное. Подтверждением этому в очередной раз помогает тот факт, что исследователем из…