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馬普所Dierk Raabe教授《Nature》：一步合成！大幅減少碳排放

2024-12-30 13:11:07 作者：材料科學與工程來源：材料科學與工程分享至：

冶金生產傳統上涉及三個步驟：從礦石中提取金屬，通過液態加工和熱機械加工將其混合成合金以實現所需的微觀結構。由于對可持續經濟的迫切需求，這種從青銅時代開始實行的加工順序方法在今天達到了極限：幾乎10%的溫室氣體排放是由于化石還原和高溫冶金加工產生的。

來自德國馬普所Dierk Raabe教授團隊提出了一種基于H2的氧化還原合成和壓實方法，通過將金屬提取、合金化和熱機械加工合并到一個單一的固態操作中，改革了傳統的合金制造。提出了一個熱力學指導方針和一個通用的動力學概念，以消除萃取冶金和物理冶金之間的經典界限，從而釋放出巨大的可持續大塊合金設計機會。

以鐵鎳因瓦塊體合金為例說明了這種方法，因瓦合金是最具吸引力但最污染的鐵基材料之一：因瓦具有獨特的低熱膨脹性，可用于從精密儀器到低溫部件的關鍵應用。然而，眾所周知，它對生態不友好，每公斤鎳的二氧化碳排放量是鐵的10倍多，這使這種合金類別成為一個完美的示范案例。本研究的可持續方法將氧化物直接轉化為塊狀的綠色合金，具有值得應用的性能，所有這些都是在遠低于塊狀熔點的溫度下獲得的，同時保持零二氧化碳足跡。

相關成果以題為One step from oxides to sustainable bulk alloys發表在Nature。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07932-w