Новый метод позволяет создавать сложные металлические нанокатализаторы за миллисекунды03.07.2026 20:00

Учёные под руководством исследователей из Университета в Буффало разработали способ получения сложных металлических наночастиц всего за несколько миллисекунд. По словам авторов, новая технология позволяет значительно быстрее создавать и тестировать перспективные материалы для энергетики и электроники, чем существующие методы.

Работа посвящена высокоэнтропийным сплавам — материалам, состоящим не из одного основного металла с небольшими добавками, а сразу из пяти и более элементов, смешанных примерно в равных пропорциях. Такой подход резко увеличивает число возможных комбинаций. Если традиционные сплавы исследуются в относительно ограниченном пространстве составов, то высокоэнтропийные материалы открывают миллионы потенциальных вариантов с различными свойствами.

Разработанная технология основана на аэрозольном методе синтеза. Учёные распыляют жидкие соединения металлов в потоке водорода и подвергают их воздействию высоких температур. В этих условиях наночастицы формируются буквально за тысячные доли секунды. Такая скорость не позволяет им слипаться и увеличиваться в размерах, что особенно важно для катализаторов, поскольку их эффективность напрямую зависит от размера и однородности частиц.

Авторы подчёркивают, что ранее подобные аэрозольные методы использовались главным образом для производства оксидов металлов и других керамических материалов. В новой работе эту технологию впервые адаптировали для быстрого синтеза высокоэнтропийных металлических наносплавов.

Исследователи изготовили несколько вариантов многокомпонентных наносплавов и проверили их работу в реакции окисления водорода — одном из ключевых процессов в водородных топливных элементах. Один из пятикомпонентных сплавов показал более высокую эффективность, чем ряд коммерческих катализаторов, используемых сегодня.

Этот результат особенно важен для водородной энергетики. Современные катализаторы часто содержат платину, иридий и другие драгоценные металлы, которые стоят дороже золота и существенно увеличивают стоимость технологий. Возможность комбинировать большее число элементов повышает вероятность создания материалов, которые сохранят высокую эффективность, но будут значительно дешевле.

Авторы отмечают, что область применения высокоэнтропийных наносплавов не ограничивается топливными элементами. Такие материалы рассматриваются для использования в аккумуляторах, датчиках, термоэлектрических устройствах, преобразующих тепло в электричество, а также в различных электронных компонентах.

Следующим этапом работы называют автоматизацию поиска новых катализаторов. Для этого учёные планируют объединить разработанный метод синтеза с компьютерным моделированием, системами быстрого тестирования и технологиями искусственного интеллекта. Если такой подход окажется успешным, то поиск новых материалов может ускориться с лет до недель или даже дней.