Студенты работают над прессованием керамической таблетки в лаборатории материаловедения. Источник: David Kubarek / Penn State

Исследователи из Университета штата Пенсильвания создали семь новых высокоэнтропийных оксидов — керамику из пяти и более металлов, которая может использоваться в хранении энергии, электронике и защитных покрытиях. Секрет оказался в тонком приеме: удалении кислорода во время синтеза.

В печи с контролируемой атмосферой марганец и железо стабилизировались в необычной керамической структуре, которая при обычном давлении кислорода просто разрушилась бы. Первая успешная композиция J52 объединила магний, кобальт, никель, марганец и железо. Далее искусственный интеллект проанализировал тысячи вариантов, выбрав шесть новых сочетаний, из которых получились стабильные керамические гранулы.

Три из семи недавно синтезированных оксидных керамических гранул с высокой энтропией. Источник: Университет штата Пенсильвания

Ранее считалось, что удержать марганец и железо в нужной степени окисления невозможно. Управление кислородом и понимание термодинамики материала позволили «заставить» атомы оставаться в структуре каменной соли, связываясь только с двумя атомами кислорода, а не с большим числом, как это происходило бы при обычной атмосфере.

Для проверки стабильности металлов использовали рентгеновскую визуализацию, измерив поглощение лучей атомами. Анализ подтвердил, что марганец и железо остались в нужной форме, а структура устояла.