团队合成多尺度多主元素合金，用于未来能源转换和存储应用

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马萨诸塞大学和宾夕法尼亚大学的研究人员通过基于 DIW 的增材制造与化学脱合金相结合的集成加工框架，成功合成了由镍、铁和锰组成的多尺度多主元素合金 (MPEA)。这项工作为加速新型多尺度 MPEA 的发现和生产提供了新途径，并为能源转换和存储应用提供了巨大潜力。
该项研究成果发表在《材料未来》杂志上。
MPEA 是一类基于多种主要元素随机混合的金属合金，与传统合金相比，其机械性能和功能性能均有所提高。然而，两个挑战限制了它们的实际应用，即难以制造大量块状纳米结构 MPEA，以及高通量发现需要探索巨大的成分空间。
作为解决方案，马萨诸塞大学和宾夕法尼亚大学的两个研究团队合作，通过基于 DIW 的增材制造与化学脱合金相结合的综合方法成功合成了成分定制的分级多孔 NiFeMn MPEA。
该团队利用多尺度孔隙实现高效扩散，无需延长脱合金时间即可制备块状样品。通过调整起始金属粉末的比例，可以轻松控制成分，为高通量材料发现提供了途径，如研究中成分依赖性析氧反应 (OER) 的案例研究所示。
这种综合方法与基于机器学习的模拟相结合，可用于探索 MPEA 的广阔成分空间。这一点非常重要，因为成分-性能关系通常是非线性的，并因 MPEA 的底层相和微观结构而变得复杂，因此需要全面、高通量的材料发现。
这项研究的成果有望拓宽纳米结构 MPEA 的批量制造可能性。此外，这项研究以成分依赖的 OER 性能为例进行了展示，而这项技术可以扩展到 OER 以外的许多其他成分复杂的合金系统，用于电化学反应，例如氢析出反应和氧还原反应，以实现无数可再生能源应用。