Microchimica Acta: ученые нашли способ получения наносплава с заданными свойствами

Учёные из Тверского государственного университета разработали инновационный метод управления структурой наноматериалов на основе сплавов никеля, меди, железа и кобальта. Результаты исследования, опубликованные в престижном журнале Microchimica Acta, открывают новые горизонты в материаловедении, предлагая перспективы для создания материалов с предсказуемыми характеристиками, которые найдут широкое применение в электронике, медицине, сенсорике, авиации и аэрокосмической отрасли.

Работа была направлена на детальное изучение распределения атомов металлов в наноматериалах, их структурных трансформаций при термическом воздействии и влияния размера частиц на их стабильность. Полученные данные позволяют синтезировать наносплавы с заданными свойствами без эмпирического подбора параметров, что значительно ускоряет процесс разработки новых материалов.

Исследователи проанализировали наночастицы размером от 10 до 30 нанометров, состоящие из 2-10 тысяч атомов. Было установлено, что эти наночастицы преимущественно имеют гранецентрированную кубическую (ГЦК) структуру с примесью гексагональной плотно упакованной (ГПУ) фазы. Внутри частиц формируется устойчивая структура типа «ядро-оболочка», в которой медь обогащает поверхностный слой до 25-30%, никель и железо создают прочное ядро, а кобальт равномерно распределяется между ядром и оболочкой.

В ходе исследования применялись методы рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии с элементным анализом, а также компьютерное моделирование на атомном уровне с использованием методов молекулярной динамики и Монте-Карло. Расчёты продемонстрировали, что увеличение размера наночастиц приводит к повышению температуры плавления, снижению поверхностной энергии и изменению характера кристаллизации при быстром охлаждении.

Представители Тверского государственного университета акцентировали внимание на том, что распределение атомов элементов оказывает значительное влияние на каталитическую активность, магнитные свойства, термическую стабильность и коррозионную стойкость наноматериалов. Эти материалы обладают потенциалом для использования в высокоэффективных катализаторах, функциональных магнитных материалах для электронных и медицинских приложений, сенсорах и датчиках, а также в высокоэнтропийных сплавах, предназначенных для применения в авиации, космосе и энергетике. Исполняющий обязанности ректора Дмитрий Беспалов подчеркнул, что результаты исследования свидетельствуют о высоком уровне фундаментальных и прикладных исследований университета в области материаловедения и нанофизики и демонстрируют, как глубокое понимание процессов на атомном уровне способствует развитию технологий будущего.