Uma equipe internacional de pesquisadores de Universidade de Estocolmoa Universidade de Illinois Chicago e várias instituições parceiras revelaram recentemente uma nova classe de materiais em um estudo publicado em Ciência Isso poderia transformar tecnologias que operam em ambientes agressivos, como a pressão de esmagamento no subsolo ou o calor de um motor a jato.
O novo materials descoberto pelos pesquisadores é um nanoribbon unidimensional de óxido de alta entropia (1D-HEO), que é composto por uma mistura complicada de cinco elementos metálicos que estão ligados ao oxigênio: molibdênio, tungstênio, niobium, tantalum e vanádio.
Este é um materials de alta entropia, não sua cerâmica ou liga típica, criada pela combinação de numerosos elementos em proporções quase iguais para usar o caos estrutural como um fator estabilizador, em vez de um defeito.
Revestimentos resistentes a choques para missões espaciais
De acordo com Zhehao Huang, a forma e a estrutura do materials são o que o distingue, e não seu conteúdo. Ele é o principal pesquisador deste projeto no Departamento de Química da Universidade de Estocolmo.
Notavelmente resistente ao calor (até 1000 ° C), pressão (até 30 gigapascais) e corrosão química (sobrevivendo a ácidos e bases fortes por uma semana), os nanoribons são milhares de vezes mais finos que um cabelo humano. Mais notavelmente, eles são superiores a todos os existentes Aeroespacial As ligas em sua capacidade de absorver a energia mecânica, tornando-as perfeitas para revestimentos resistentes a choques ou componentes estruturais da missão espacial.
“Técnicas de microscopia eletrônica de ponta”
Por trás de nossos resultados, as técnicas de microscopia eletrônica de ponta, particularmente a microscopia eletrônica de transmissão, a difração tridimensional de elétrons, 3DD, que se tornaram ferramentas indispensáveis na ciência dos materiais modernos.
Zhehao Huang, Departamento de Química, Universidade de Estocolmo
As imagens de alta resolução obtidas usando o TEM confirmaram as superfícies lisas e sem defeitos dos nanoribons e a estrutura inside consistente. Essas imagens em nível atômico foram críticas para determinar se o materials permaneceu intacto mesmo após a exposição a temperaturas graves e condições corrosivas.
Estrutura atômica tridimensional de nanoribons
Ainda mais importante foi a aplicação do 3DD, o que permitiu a reconstrução da estrutura atômica tridimensional de toda a essas nanoribones.
Huang acrescentou: “Com 3ded, podemos determinar o arranjo atômico a partir de cristais que são apenas dezenas de nanômetros em tamanho-algo tradicional de difração de raios-X simplesmente não consegue lidar. ”
Essa abordagem revelou o arranjo preciso da estrutura de átomos de steel e oxigênio.
““Isso nos permitiu detectar características sutis, como vagas de oxigênio e a presença de ambientes de coordenação de steel misto, que são cruciais para entender a notável estabilidade do materials em condições extremasAcrescentou Zheho Huang.
Essas descobertas foram mais do que apenas confirmadas; Eles eram fundamentais. Sem eles, a incrível tenacidade dos nanoribons teria permanecido um mistério, afirmou Zhehao Huang.
Possível projetar materiais resilientes
Os usos potenciais desses achados são enormes, de acordo com os pesquisadores, variando de eletrônicos que podem tolerar o calor do tipo Vênus a materiais de nave espacial que podem suportar o vácuo e a vibração. Além disso, o estudo fornece um roteiro para o desenvolvimento de materiais resilientes e de baixa dimensão, usando entropia como um recurso estabilizador e não como um desafio.
““Além do materials em si, a pesquisa outline uma referência para como as nanoestruturas são estudadas. Ao combinar o TEM e o 3DD, os cientistas agora podem descobrir os detalhes atômicos dos materiais pequenos ou complexos demais para as técnicas tradicionais. É um lembrete poderoso de que na ciência, como observamos pode ser tão crítica quanto o que observamos”Concluiu Zhehao Huang.
Referência do diário:
Shahbazi, H., et al. (2025) Resiliência, morfologia e transformações entrópicas em nanoribons de óxido de alta entropia. Ciência. doi.org/10.1126/science.adr5604