武汉大学付磊研究组证实了镓与其他元素的负混合焓可以为纳米合金提供稳定的热力学条件
高熵合金纳米粒子作为功能材料具有巨大潜力,但迄今为止,由于混合元素的化学和物理性质差异很大,导致在合金化反应过程中具有相当大的不混溶性,目前仅能实现相似元素之间的合金,这极大地阻碍了不同应用的材料设计、性能优化和机理探索。
武汉大学付磊研究组基于上海光源BL02U2表面衍射线站的原位X射线衍射方法,克服了液态金属环境下的表征难题,实时捕获了液态金属到结晶纳米颗粒的转换过程,突破性地发现了液态金属镓与其他元素的负混合焓可以为合金提供稳定的热力学条件,实现了纳米颗粒的精确制造结构。所提出的液态金属镓辅助方法可以在不分离元素的情况下形成均相合金,在温和条件下具有高元素包容性,所涉及的元素具有广泛的原子半径(1.24-1.97 Å)和熔点(303-3,683 K)。这一发现有望为特定应用导向的理想高熵合金的合成开辟新途径,其中元素成分可以在很宽的范围内设计。对液态金属反应机理的深入研究揭示了其动态演化过程,这也启发了基于液态金属的方法论。相关成果以题为“Liquid metal for high-entropy alloy nanoparticles synthesis”发表在Nature上(Nature 619, 73(2023))。
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