计算机模拟预测熔点最高新材料

2016-05-16 10:07:48     来源: 贤集网

计算机模拟预测熔点最高新材料

    布朗大学的研究者借助强大的计算机模拟确定了一种新材料,其熔点高过目前任何材料。


    目前熔点最高纪录保持者是Hf-Ta-C,而最新预测显示由铪、氮、碳组成的新材料(HfN0.38C0.51)熔点超过4400K。这个温度已经接近太阳表面温度的2/3,比Hf-Ta-C还要高200K。下一步,科学家们准备在实验室合成这种材料并测试。


    副教授Axel van de Walle和Qijun Hong认为:“先用计算方法的好处是可以非常廉价地尝试不同的物质和成分,根据结果找出那些值得进一步实验的部分。否则我们就像闭着眼在开枪。现在,我们得到了值得一试的东西。”


    应用计算技术,研究者在原子层面上用量子力学原理模拟物理变化,从而推断出熔点。这项工作使用了美国基础科学基金的XSEDE 计算网络和布朗大学的“Oscar”高性能计算机集群。


    他们的研究发现Hf-Ta-C有很高的熔化热,同时固液两相熵差值很小。“熔化就是相转变的熵变。如果固相的熵已经非常高了,那么意味着固相很稳定,熔点也就很高。”最后,他们计算得到新物质的熔点比现有最高者高200K。


    但HfN0.38C0.51本身是不是有用,目前无法确定。van de Walle表示,“熔点并不是唯一重要的性能。你还需要考虑机械性能、抗氧化性等等其他性能。所以考虑其他因素的话可能得加入其他材料,这样熔点就可能会降低。但是目前熔点已经很高了,所以你有很大的操作空间”,这项工作可以为最终得到可在燃气轮机和高速飞机的高温区等领域服役的新型材料指明方向。


    


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