Cientistas de materiais da Ruhr-Universität Bochum são capazes de determinar se um novo material permanece estável sob carga de temperatura no espaço de alguns dias. Eles desenvolveram um novo processo de análise, por exemplo, a temperatura e a resistência à oxidação de ligas complexas compostas por vários elementos diferentes. Anteriormente, essas análises costumavam levar meses. A equipe chefiada pelo Prof Dr. Alfred Ludwig e Dr. Yujiao Li do Instituto de Materiais e Centro de Materiais de Alto Desempenho Dominados por Interface descreve o processo no jornal Horizontes de materiais .

Este método é ideal para as chamadas ligas de alta entropia - materiais que recentemente têm despertado grande interesse para os pesquisadores. Ao contrário das ligas tradicionais, eles não consistem em um elemento principal e vários elementos adicionais em concentrações mais baixas, mas sim de uma mistura homogênea de vários elementos.

“Essas ligas constituem um novo recurso para novos materiais. Com um número quase ilimitado de combinações de materiais diferentes, é bastante provável que sejam descobertos materiais que ultrapassam os materiais atuais no que diz respeito a certas propriedades, "diz Ludwig. O fator decisivo é que as ligas permaneçam estáveis ​​e não se desintegrem em componentes individuais, mesmo que sejam expostos a tensões térmicas ou químicas durante a aplicação." É por isso que este método é tão importante, "acrescenta Ludwig." Pode ser usado para testar candidatos potenciais na escala atômica dentro de um curto espaço de tempo. "

Combinação de métodos é a chave

Antes da implantação em aplicações industriais, qualquer material recém-desenvolvido deve ser testado em relação a diferentes parâmetros, por exemplo, sua resistência à temperatura e sensibilidade à oxidação. Para acelerar esses testes, os grupos de Bochum desenvolveram uma combinação de vários métodos.

Eles aplicaram a liga complexa como uma camada com uma espessura de apenas alguns nanômetros a 36 pontas microscopicamente pequenas. Para este propósito, eles implantaram o método de deposição por pulverização catódica para depositar uma proporção de mistura específica de cinco metais para as pontas simultaneamente. Nas camadas assim aplicadas, os metais podem reagir entre si muito rapidamente. Os autores referem-se ao sistema como plataforma de processamento combinatório.

Subseqüentemente, os pesquisadores expuseram as dicas individuais para diferentes tipos de estresse e usaram a tomografia de sonda atom para caracterizar a composição da camada após cada exposição ao estresse. A tecnologia facilita a visualização tridimensional de milhões de átomos e a distinção entre diferentes elementos.

A tomografia de sonda atômica destrói a amostra no local onde foi testada; consequentemente, pelo menos uma ponta revestida é usada por medição. Contudo, já que eles tinham 36 dicas idênticas à sua disposição, os pesquisadores foram capazes de realizar muitos testes em sucessão próxima.

Opção para testar diferentes propriedades

Na primeira etapa, por exemplo, aplicaram calor à amostra até atingir uma determinada temperatura; em seguida, eles usaram a sonda de átomo para testar o efeito do estresse térmico na liga, aplicou calor mais uma vez para atingir uma temperatura mais alta, testei a liga novamente etc. "Usando este método, podemos dizer muito rapidamente que a liga analisada se desintegra em várias fases diferentes a temperaturas acima de 300 graus centígrados, "diz Ludwig." Além disso, somos capazes de explorar sua sensibilidade à oxidação e reações em diferentes meios ambientais. "Com base nos dados de medição abrangentes e novos métodos de visualização para esses dados, os pesquisadores podem, assim, obter uma compreensão da evolução de fase em ligas complexas em um espaço de tempo muito mais curto do que com os métodos tradicionais.