La scoperta di nuovi materiali ceramici per ambienti estremi

Un metodo computazionale accelera la ricerca di materiali ceramici ad alta entropia

Un gruppo di ricercatori internazionali, tra cui studiosi dell’Istituto di nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche di Modena (CnrNano), ha sviluppato un metodo computazionale per la scoperta di nuovi materiali ceramici. Questi materiali, noti come ceramiche ad alta entropia, sono estremamente stabili e performanti in ambienti estremi, come quelli presenti nello spazio o nei reattori nucleari.

Le ceramiche ad alta entropia sono leghe composte da una miscela disordinata di molti elementi chimici. Questo disordine conferisce loro proprietà uniche, come l’elevata resistenza alla temperatura e alle radiazioni. Tuttavia, la loro scoperta è limitata da processi sperimentali lunghi e costosi.

Il metodo DEED (Disordered Enthalpy-Entropy Descriptor), ideato dai ricercatori, combina termodinamica, meccanica statistica e simulazioni quantistiche per identificare rapidamente ceramiche ad alta entropia e prevedere se possono essere sintetizzate sperimentalmente.

Nella sua prima dimostrazione, il programma DEED ha previsto la “sintetizzabilità” di 900 nuove formulazioni di materiali ad alte prestazioni, 17 delle quali sono state poi prodotte e testate in laboratorio. I risultati hanno confermato le previsioni del programma, mostrando che le nuove ceramiche hanno proprietà superiori a quelle dei materiali ceramici tradizionali.

Il metodo DEED rappresenta un importante passo avanti nella ricerca di nuovi materiali ceramici per ambienti estremi. Consente di accelerare notevolmente la scoperta di questi materiali, aprendo nuove possibilità applicative in una vasta gamma di settori.