科学家使用计算机模拟来预测具有创纪录熔点的材料

来自布朗大学（美国罗德岛州）的材料科学家使用计算机模拟计算得出，由ha，氮和碳制成的材料将具有迄今为止已知的最高熔点。在计算中，科学家使用了量子力学定律。

金属ha是在20世纪初期发现的。它本身是耐火材料-熔点为2506K。虽然这比著名的钨（3695 K）要低，但是具有碳和ha参与的合金的熔点记录却很长。

例如，自1930年以来，碳化钽-（Ta ₄ HfC₅）-4215K。但是新的假设材料在至少4400 K的温度下赢得了竞争。这是太阳的有效表面温度（5778 K）的3/4以上。没错，到目前为止，所有这些只是一个理论-仍然有必要制造这种材料并在非常热的熔炉中对其进行测试。

但是，可以在计算机上计算这些理论的事实是向前迈出的一大步。 “从计算机模拟开始研究的方法的优点是，我们可以测试许多不同的组合而无需付出高昂的测试成本，然后立即找到您应该在实验室中进行试验的那些选项，”助理Axel van de Vale解释说教授和文章的合著者。 “在正常情况下，我们会随机采取行动-但现在我们知道该尝试什么了。”

科学家使用美国国家科学基金会的超级计算机，在量子水平上模拟了物理过程，并利用量子物理学定律模拟了数百个原子的行为。基于钽-碳化carbide的结构，使用计算机计算的科学家们精确地找出了导致如此高熔点的因素。

事实证明，钽-碳化carbide结合了高的熔融比热和液相和固相之间的熵差很小。正如Van de Vale所解释的那样，当一种材料熔化时，它的熵增加，并且如果固态和液态之间的熵差很小，那么这种材料的相变所需的温度就会很高。从此开始，他们设法选择一种材料，该材料的熵差小于初始值，而熔化温度则更高。

钽和ha合金用于制造火箭技术零件（喷嘴，气体舵）和用于空气等离子和氧气火焰切割金属的电极。理论上预测的材料的特性在实践中尚待阐明-诸如机械性能，氧化性等性能与熔点同样重要。但是，正如van de Veil所指出的那样，理论上的熔点计算工作本身就意义重大，因为与材料的其他特性相比，它很难计算。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN382409/