O Laboratório Ames do Departamento de Energia dos EUA desenvolveu um método de análise computacional que pode ajudar a prever a composição e as propriedades de ligas de alto desempenho ainda não fabricadas.

Estes materiais são constituídos por múltiplos elementos (quatro ou mais) e muito procurados pelas suas estruturas simples, excelentes propriedades mecânicas em uma ampla faixa de temperaturas, e melhor resistência à oxidação ou corrosão. Os avanços nestes materiais podem levar a um melhor desempenho do motor a jato e eficiência de combustível, bem como outras aplicações em indústrias onde as peças mecânicas devem operar em ambientes hostis.

"O que tradicionalmente é feito no design de materiais é ajustar o que sabemos sobre os materiais que já foram descobertos, e sabemos que mesmo pequenas mudanças na composição das ligas podem resultar em grandes mudanças em suas propriedades, "disse Duane Johnson, Cientista do Ames Laboratory e teórico computacional. "Mas isso significa que há uma tonelada de território desconhecido por aí, especialmente em ligas feitas de quatro ou mais elementos. "

Dado o grande número de combinações possíveis de composição de liga, seria difícil para os experimentalistas saber onde procurar a próxima nova liga de alta entropia. Não apenas isso, ligas de alta entropia são notoriamente difíceis de fazer, exigindo materiais caros e técnicas de processamento especiais. Mesmo assim, tentativas em um laboratório não garantem que um composto teoricamente possível seja fisicamente possível, muito menos potencialmente útil.

"Um bom lugar para começar então, "disse Johnson, "é ser capaz de dizer aos experimentalistas onde NÃO olhar." Usando uma abordagem computacional de alto rendimento, os pesquisadores usaram um método de estrutura eletrônica único para prever propriedades de qualquer composição arbitrária de liga de alta entropia, avaliando simultaneamente sua capacidade de formar uma solução sólida em estruturas simples, sua ordenação atômica, sua estabilidade química, e suas propriedades mecânicas em mudanças de temperatura.

"Nossos cálculos respondem a uma série de perguntas, o mais importante é 'vale a pena olhar aqui?' ", disse Johnson." Podemos reduzir o espaço de design para sistemas de múltiplos componentes, e circule a (s) área (s) nas quais focar para os materiais mais promissores para investigação ou desenvolvimento. "

A pesquisa é discutida mais detalhadamente no artigo, "Projeto de ligas de solução sólida complexas refratárias de alta resistência, "de autoria de Prashant Singh, Aayush Sharma, A.V. Smirnov, Mouhamad S. Diallo, Pratik K. Ray, Ganesh Balasubramanian e Duane D. Johnson; e publicado em npj materiais computacionais .