Các nhà khoa học tại Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang (POSTECH) của Hàn Quốc vừa đạt bước đột phá mới trong lĩnh vực khoa học vật liệu với việc phát triển một loại hợp kim entropy cao (HEA) gốc niken. Hợp kim này có khả năng duy trì độ bền và độ dẻo trong một dải nhiệt độ rộng, từ -196°C đến 600°C, làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các môi trường có sự thay đổi nhiệt độ khắc nghiệt.
Ứng dụng từ kim loại mới mà POSTECH tạo ra là rất cao.
Dưới sự dẫn dắt của Giáo sư Hyoung Seop Kim, nhóm nghiên cứu đã công bố kết quả trên tạp chí Materials Research Letters và thu hút sự quan tâm từ các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ và ô tô.
Hầu hết các kim loại truyền thống thường mất hiệu quả khi tiếp xúc với những biến đổi nhiệt độ lớn, dẫn đến sự không tin cậy trong các ứng dụng cần độ bền cao. Để khắc phục vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã giới thiệu khái niệm “Hyperadaptor” và phát triển hợp kim HEA dựa trên khái niệm này.
Hợp kim HEA hoạt động ổn định ở nhiều nhiệt độ khác nhau nhờ vào sự hiện diện của các hạt nano gọi là chất kết tủa L1₂, giúp ngăn ngừa biến dạng và tăng cường độ bền. Cấu trúc của hợp kim cũng có khả năng thích ứng với ứng suất, đảm bảo độ tin cậy bất kể điều kiện nhiệt độ.
Khác với các hợp kim thông thường, HEA được tạo ra từ sự kết hợp của năm hoặc nhiều nguyên tố với tỷ lệ gần như bằng nhau, dẫn đến sự sắp xếp nguyên tử ngẫu nhiên, hay còn gọi là entropy cấu hình cao. Điều này mang lại cho HEA những đặc tính vượt trội như độ bền, tính linh hoạt và khả năng chống mài mòn.
Hợp kim mới giúp nâng tầm khả năng khám phá vũ trụ.
Hợp kim mới này có thể được ứng dụng trong các lĩnh vực yêu cầu khắt khe như động cơ, hệ thống xả, tua bin và đường ống, nơi mà sự thay đổi nhiệt độ đột ngột thường xảy ra. Khả năng duy trì độ bền và độ tin cậy trong điều kiện khắc nghiệt sẽ góp phần nâng cao tính an toàn và hiệu quả trong các ứng dụng quan trọng.
Giáo sư Kim nhấn mạnh: “HEA của chúng tôi phá vỡ những hạn chế của hợp kim hiện có và thiết lập một loại vật liệu mới không nhạy cảm với nhiệt độ. Khái niệm Hyperadaptor đại diện cho một bước đột phá trong việc phát triển các vật liệu thế hệ tiếp theo có hành vi cơ học nhất quán ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt”.
Khám phá này hứa hẹn sẽ dẫn đến việc tạo ra những vật liệu tốt hơn, hoạt động đáng tin cậy trong môi trường khắc nghiệt và cải thiện hiệu suất của các hệ thống thiết yếu.