关于高熵合金你不清楚的知识点

  目前，各种具有神奇特性的新材料层出不穷。石墨烯、碳纳米管、高熵合金等词汇不断出现在人们的日常生活中。

  问题1:目前有哪些新材料？

  新材料种类繁多，目前比较流行的有：高熵合金，金属玻璃，能源材料，层状材料，以及拓扑绝缘体。

  问题2：什么是高熵合金？

 熵是高熵合金中的一个重要概念。熵表示一个系统中的混乱程度，熵越混乱，熵越有序熵越低。

 按照热力学第二定律，自然界中所有孤立的系统都会向熵增加的趋势发展。

 这就是说，由许多多物体组成的整体，在不考虑外界影响的情况下，无论以前有多有序，随着时间的推移，总会变得越来越混乱。

 合金由不同的原子组成，包括金属原子和非金属原子。合金内部的原子种类越多，原子相互排列越混乱，越无序，合金的熵越高，被称为合金的组态熵。

 顾名思义，高熵合金是一种组态熵较高的合金，其内部微观结构混乱，原子排列随机，无序。

  这种合金是通过快速冷却高温液体金属(快速淬火)实现的。当合金处于液体状态时，其内部原子运动非常剧烈，排列非常随机。如果合金在这个时候慢慢冷却凝固，原子会重新排列，相对整齐地排列在一起，凝固成普通合金。

 若液体合金迅速冷却，其内部原子尚未重新排列，因凝固而固定在各自的位置，其排列方式仍像液体时一样随机、无序，形成高熵合金。

 此时，合金具有一些良好的性能，如低温下塑性较好，不易因温度过低而脆裂，高温下强度也较高，机械强度仍较高。

 问题3:高熵合金中的熵是什么意思？

 刚才介绍过，高熵合金的组态熵比较大，内部原子排列非常随机无序，这种无序体现在微观结构上。

 首先，让我们看看普通金属。普通金属的内部原子排列整齐。如果我们把金属中的几个原子看作一个小整体，并将其移动一段距离，你会发现这个小整体可以与其他位置的原子重叠。

整个金属似乎是不断复制粘贴的。我们说这种结构是平移对称的。

不具备这种性质，无论采用什么形状的小整体，都不能通过平移与其它部分重合。

内部的不同部位各有各的构型，有的可以是四面体，有的可以是立方体，微观构型的种类复杂多样。这时我们称之为高熵合金的组态熵。

 问题4:高熵合金可以应用于哪些领域？

所谓坚固材料，是指材料塑形强，易于加工，强度强，不易开裂破碎。此外，材料适用的温度范围应足够宽，在高温和极低温度下仍具有上述良好性能。高熵合金具有这样的特点。

太空中暴露在阳光下的地方温度极高，但没有暴露在阳光下的地方极冷。因此，高熵合金可以很好地应用于航空航天和太空探索领域。

问题5:还有哪些新材料？

目前，人们研究的层状材料很多。在层状材料中，石墨和石墨烯是研究的热。

在自然界中，石墨有两种不同的堆垛方式，包括ABAB和ABCABC。铅笔芯由石墨组成。

如今，人们对石墨烯的研究越来越多。事实上，石墨烯可以被认为是只有几层的石墨，各层之间的排列对其性质有很大影响。

问题6:层状结构材料可以应用于哪些领域？

像石墨一样用于核材料，可以缓冲中子的速度，减慢中子的速度，有效控制核反应的强度，保证核电站内核反应的安全控制。

此外，石墨也是一种很好的导电材料，可以应用于电池中，我们现在使用的汽车电池，它的电极材料是石墨。