El Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. Ha desarrollado un método de análisis computacional que puede ayudar a predecir la composición y las propiedades de las aleaciones de alto rendimiento aún sin fabricar.

Estos materiales se componen de múltiples elementos (cuatro o más) y son muy buscados por sus estructuras simples, Excelentes propiedades mecánicas en una amplia gama de temperaturas. y resistencia mejorada a la oxidación o corrosión. Los avances en estos materiales podrían conducir a un mejor rendimiento del motor a reacción y eficiencia de combustible, así como otras aplicaciones en industrias donde las partes mecánicas deben operar en ambientes hostiles.

"Lo que se ha hecho tradicionalmente en el diseño de materiales es modificar lo que sabemos sobre los materiales que ya se han descubierto, y sabemos que incluso pequeños cambios en la composición de las aleaciones pueden resultar en grandes cambios en sus propiedades, "dijo Duane Johnson, Científico del Laboratorio Ames y teórico computacional. "Pero eso significa que hay un montón de territorio por descubrir ahí fuera, especialmente en aleaciones de cuatro o más elementos ".

Dada la gran cantidad de posibles combinaciones de composición de aleación, Sería difícil para los experimentadores saber dónde buscar la próxima nueva aleación de alta entropía. No solo eso, las aleaciones de alta entropía son notoriamente difíciles de hacer, que requieren materiales costosos y técnicas de procesamiento especiales. Incluso entonces, los intentos en un laboratorio no garantizan que un compuesto teóricamente posible sea físicamente posible, y mucho menos potencialmente útil.

"Un buen lugar para comenzar entonces, "dijo Johnson, "es poder decirles a los experimentadores dónde NO buscar". Usando un enfoque computacional de alto rendimiento, los investigadores utilizaron un método de estructura electrónica único para predecir las propiedades de cualquier composición arbitraria de aleación de alta entropía, evaluar simultáneamente su capacidad para formar una solución sólida en estructuras simples, su ordenamiento atómico, su estabilidad química, y sus propiedades mecánicas a temperaturas cambiantes.

"Nuestros cálculos responden a una serie de preguntas, el más importante es '¿vale la pena mirar aquí?' ", dijo Johnson." Podemos reducir el espacio de diseño para sistemas multicomponente, y encierre en un círculo las áreas en las que centrarse para obtener los materiales más prometedores para la investigación o el desarrollo ".

La investigación se analiza con más detalle en el documento, "Diseño de aleaciones en solución sólida complejas refractarias de alta resistencia, "escrito por Prashant Singh, Aayush Sharma, AV. Smirnov, Mouhamad S. Diallo, Pratik K. Ray, Ganesh Balasubramanian y Duane D. Johnson; y publicado en Materiales computacionales npj .