Language
Country/Area
No result found
Dunia logam campuran yang menakjubkan: Mengapa paduan entropi tinggi menunjukkan sifat yang luar biasa?
Paduan entropi tinggi (HEA) merupakan revolusi dalam ilmu material dalam beberapa tahun terakhir. Tidak seperti paduan logam tradisional, paduan ini dibentuk dengan mencampur lima atau lebih elemen bersama-sama dalam proporsi yang relatif sama. Paduan logam tradisional biasanya hanya mengandung satu atau dua komponen utama, dan sejumlah kecil elemen lainnya. Misalnya, karbon atau mangan ditambahkan ke paduan besi untuk meningkatkan sifatnya, tetapi proporsi elemen-elemen ini seringkali relatif rendah. Oleh karena itu, munculnya paduan entropi tinggi dapat digambarkan sebagai eksplorasi material baru.
"Definisi paduan entropi tinggi berasal dari peningkatan entropi karena peningkatan jumlah elemen selama proses pencampuran. Peningkatan entropi ini lebih jelas ketika rasio komposisi serupa."
Istilah ini pertama kali diusulkan oleh ilmuwan Taiwan Ye Jianwei. Ia mengusulkan metode untuk benar-benar mensintesis paduan entropi tinggi pada tahun 1995 dan melakukan penelitian selama bertahun-tahun setelahnya. Saat itu, penelitiannya hampir merupakan eksplorasi independen dalam skala global, sementara negara-negara lain relatif tertinggal dalam penelitian tentang paduan entropi tinggi. Pada tahun 2010-an, dengan kemajuan teknologi dan munculnya potensi aplikasi, negara-negara mulai meningkatkan penelitian tentang paduan entropi tinggi.
Karakteristik dan aplikasi paduan entropi tinggi
Penelitian menunjukkan bahwa beberapa paduan entropi tinggi melampaui paduan tradisional dalam hal rasio kekuatan terhadap berat, ketahanan fraktur, kekuatan tarik, dan ketahanan terhadap korosi dan oksidasi. Dari perspektif aplikasi, potensi aplikasi praktis paduan entropi tinggi dalam balap, kedirgantaraan, kapal selam, dan reaktor tenaga nuklir sangat menarik perhatian. Kemungkinan aplikasi paduan entropi tinggi hampir mencakup semuanya, dan dapat menjadi bahan utama dalam bidang kedirgantaraan, militer, medis, dan bidang lainnya di masa mendatang.
"Baik itu stabilitas elektret padat atau ketahanan paduan berkekuatan tinggi, potensi paduan entropi tinggi penuh dengan tantangan dan peluang di masa depan."
Efek inti paduan entropi tinggi
Empat efek inti paduan entropi tinggi meliputi efek entropi tinggi, efek distorsi kisi yang parah, efek difusi lambat, dan efek koktail. Karakteristik ini membuat paduan entropi tinggi sangat berbeda dari paduan tradisional dalam hal struktur mikro dan sifat mekanis.
Efek entropi tinggi
Efek entropi tinggi dianggap sebagai salah satu karakteristik terpenting dari paduan entropi tinggi. Efek ini mendorong pembentukan larutan padat dan menyederhanakan struktur mikro paduan. Menurut hukum kedua termodinamika, larutan padat yang biasanya mengandung banyak unsur lebih mungkin membentuk keadaan kesetimbangan yang stabil karena nilai entropinya yang tinggi.
Efek distorsi kisi yang parah
Beberapa komponen utama dalam paduan entropi tinggi menghasilkan regangan dan tekanan kisi yang lebih kuat dalam struktur kristal. Distorsi kisi yang parah ini memengaruhi sifat mekanis, termal, listrik, dan kimia material, keuntungan yang tidak dapat ditawarkan oleh paduan konvensional.
Efek difusi lambat
Karena struktur paduan entropi tinggi secara makroskopis seragam dan jalur difusi yang dibutuhkan oleh atom lebih kompleks, ia menunjukkan laju difusi yang lebih rendah, membuatnya lebih tahan terhadap perubahan stabilitas termal dan fungsional.
Efek Koktail
Efek koktail berarti bahwa peningkatan sifat paduan berasal dari interaksi setidaknya lima elemen utama. Karakteristik HEA tidak hanya berasal dari sifat fisik elemen tunggal, tetapi juga dari interaksi dan efek kombinasi antara fase kompositnya.
Desain paduan dan pembentukan fase
Berbeda dari desain paduan tradisional, paduan entropi tinggi berfokus pada penerapan proporsi yang sama dari beberapa komponen. Secara tradisional, pilihan satu elemen dominan mungkin telah membatasi kinerja paduan. Paduan entropi tinggi sangat fleksibel dan serbaguna dalam hal ini, dan jenis paduan baru dapat dirancang sesuai dengan kebutuhan.
Selama proses pembentukan fase paduan, hukum fase Gibbs memberikan dasar untuk menentukan batas jumlah fase. Namun, dalam praktiknya, banyak paduan entropi tinggi terutama membentuk fase larutan padat tunggal, yang melampaui ekspektasi umum untuk sistem multikomponen. Fenomena ini mengekstraksi potensi besar paduan entropi tinggi, yang merupakan kunci kemampuannya untuk mencapai sifat unggul dalam berbagai kombinasi komposisi.
Penelitian tentang paduan entropi tinggi tidak hanya mendorong batasan ilmu material, tetapi juga merangsang permintaan dan penerapan material baru di semua bidang kehidupan. Apakah ini berarti kita akan memasuki era baru revolusi material logam?
