Physiker haben die Formel des feuerfesten Materials in der Welt berechnet

Physics Computer simuliert Material, dessen Schmelzpunkt höher als der von allen bekannten Substanzen. Über seine Studie sie der Zeitschrift Physical Review B. erzählt

Ein Material, das in einem bestimmten Verhältnis gemischt sind Hafnium, Stickstoff und Kohlenstoff, wird nur bei einer Temperatur über 4400 Kelvin (4.127 Grad Fahrenheit) schmelzen. Dies ist etwa zwei Drittel der Oberflächentemperatur der Sonne und 200 Grad höher als die tatsächlichen Versuche mit anderen Materialien demonstriert.

Vorhergehende Datensatz ist eine Legierung aus Hafnium, Tantal und Kohlenstoff (Hf-Ta-C). Die neue Substanz ist nur synthetisiert werden - um sicherzustellen, dass die Wahrheit eines Computermodells.

Die Forscher machten ihre Entdeckung durch die Simulation physikalischer Prozesse auf der Ebene der einzelnen Atome. Bei diesem Ansatz wird die Dynamik des Schmelz in nanoskaligen Maßstab untersucht - eine Gruppe von etwa hundert Atomen.

Axel van der Walle (Axel van de Walle) von der Brown University und seine Kollegen begannen mit der Analyse der Legierung Hf-Ta-C, dessen Eigenschaften wurden bereits bekannt. Computer-Modellierung hat dazu beigetragen, um die spezifischen Faktoren, die dem Material eine Rekordhitzebeständigkeit zu geben zu klären.

Es wurde festgestellt, dass Hf-Ta-C hohe Schmelzwärme (Energie, die beim Übergang vom festen in den flüssigen Zustand absorbiert wird) ist mit einem geringen Unterschied zwischen den Werten der Entropie in diesen beiden Phasen werden vereinigt. “Melt Materialien macht Entropie beim Phasenübergang angesammelt Ist die Höhe der Entropie im festen Zustand hat somit stabilisiert großem Gut und sein Schmelzpunkt -. Erhöht”, - erklärt van der Walle.

Die Forscher dann begann, für Verbindungen, die die Eigenschaften der Legierung zu maximieren suchen können. Es wurde festgestellt, daß die Verbindung von Hafnium, Kohlenstoff und Stickstoff werden fast so hohe Schmelzwärme, und noch weniger die Differenz zwischen der Entropie des festen und gasförmigen Zustand aufweisen. Berechnungen haben gezeigt, dass die neue Schmelzpunkt Substanz wird 200 Grad höher als die der Legierung Hf-Ta-C.

Das Öffnen der van der Walle könnte theoretisch die Grundlage neuer Materialien mit verbesserten Eigenschaften - von Beschichtungen für Gasturbinen und endend Hitzeschild Hochgeschwindigkeitsflugzeuge. Jedoch ist der Wert der Legierung bei weitem nicht offensichtlich. “Der Schmelzpunkt - das ist nicht die einzige Eigenschaft, die einen Wert für die praktische Anwendung des Stoffes Wir müssen berücksichtigen, die mechanischen Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit, andere Funktionen übernehmen -.. Die alle den Schmelzpunkt zu senken Wenn Sie jedoch nur die Latte hoch in diesem Bereich festgelegt, mehr haben Wissenschaftler Freiheit, andere Eigenschaften einstellen Ungefähr so ​​stelle ich mir den Verlauf der weiteren Arbeit. “- erklärt van der Walle.

29 July 2015

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