安徽师范大学传出科研突破消息,该校熊宇杰教授团队携手中国科学技术大学科研人员,通过激光辐照技术实现了亚纳米级高熵合金的制备。这项发表于《自然·材料》的研究成果,为高熵合金材料开发开辟了新路径。
研究团队采用纳秒脉冲激光作为核心工具,在温和实验条件下激发金属颗粒表面的等离激元效应。激光脉冲能在十亿分之一秒内将金属颗粒表面温度提升至2000℃以上,随后以每秒十亿度的冷却速率实现超快淬火。这种"急热骤冷"的工艺模式,成功突破了传统合金制备技术的尺寸瓶颈。
科研人员创新性地将热电子效应与光热效应相结合,实现了多达十种金属元素的均匀混合。通过精确控制激光参数,制备出的高熵合金颗粒尺寸被严格限定在亚纳米级别。这种微观尺度控制能力,使得合金成分均匀性较传统方法提升30%以上。
实验数据显示,该方法具有显著的普适性优势。研究团队已成功制备出包含铁、钴、镍、铜等十种金属元素的复合合金体系,材料体系覆盖面较现有技术扩大五倍。特别值得注意的是,激光合成工艺无需高压环境或特殊溶剂,大幅降低了生产成本。
该成果在能源转换领域展现出独特优势。初步测试表明,亚纳米级高熵合金作为催化剂时,其电催化活性是传统合金的2.3倍,在氢能制备和二氧化碳转化等反应中表现出色。这种材料特性为开发高效能源器件提供了新的物质基础。
据参与研究的专家介绍,激光合成技术通过精准调控能量输入,实现了对合金微观结构的原子级控制。这种制备方式不仅适用于块体材料,还可扩展至薄膜、涂层等特殊形态,为柔性电子器件和表面工程领域带来创新可能。