Simulações atômicas aprofundam o mistério de como os materiais projetados, conhecidos como ligas refratárias de alta entropia, podem sofrer tão poucos danos por radiação.
Ligas refratárias de alta entropia são materiais feitos de vários metais de alto ponto de fusão em proporções aproximadamente iguais. Aqueles que contêm tungstênio exibem alterações mínimas nas propriedades mecânicas quando expostos à radiação contínua e podem ser usados para proteger os componentes cruciais de futuros reatores nucleares. Agora, Jesper Byggmästar e os seus colegas da Universidade de Helsínquia realizaram simulações atómicas que exploram as origens incertas desta resistência à radiação (1). As descobertas podem ajudar os cientistas a projetar novos materiais que sejam ainda mais robustos do que essas ligas em ambientes extremos.
Os pesquisadores estudaram uma liga refratária de alta entropia à base de tungstênio usando simulações de última geração guiadas por aprendizado de máquina. Em specific, eles modelaram o principal mecanismo pelo qual a radiação pode perturbar a estrutura atômica de tal liga. Neste mecanismo, a radiação recebida faz com que um átomo da liga desloque outro átomo, formando um ou mais defeitos estruturais. A equipe determinou o limiar de energia necessário para induzir tais deslocamentos e sua dependência das massas dos dois átomos envolvidos.
Surpreendentemente, os pesquisadores descobriram que o limite médio de energia de deslocamento da liga de tungstênio é muito menor do que qualquer um dos metais puros constituintes do materials, sugerindo que a liga é comparativamente propensa à criação de defeitos. Eles também descobriram que a energia limite depende fortemente das massas dos átomos envolvidos e que, em muitos casos, um valor particularmente baixo se aplica quando um átomo pesado – como o tungstênio – desloca um átomo leve. Segundo a equipe, essas descobertas sugerem que a resistência à radiação do materials não pode ser explicada pela sua robustez à formação de defeitos induzidos pela radiação. Para resolver completamente o mistério, os cientistas precisarão investigar outros processos, particularmente as formas pelas quais os defeitos criados se difundem através da liga.
–Ryan Wilkinson
Ryan Wilkinson é editor correspondente da Revista Física com sede em Durham, Reino Unido.
Referências
J. Byggmästar e outros.“Limite de energias de deslocamento em ligas refratárias de alta entropia,” Física. Rev. Mater.8115406 (2024).
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