采用掩模版共溅射高通量筛选生物医用Zr-Nb-Ti基中熵合金


近年来,多元无序合金逐渐成为工程和生物医学应用领域中最具发展潜力的一类材料。相较于传统合金,多元无序合金的成分设计更为复杂,需要验证的合金体系更为庞大;此外,多元无序合金的混合熵与性能之间为非线性关系,即无法通过混合熵值来进行结构及性能的有效预测,这使得高效、准确地筛选理想合金成分变得更加困难。基于此,高通量技术是解决这一问题的有效途径。为了提高高通量技术的效率,成分梯度薄膜或块体材料是关键,而且随着成分梯度的提高,单位面积的样品单元数也得以提高,如果能把单元样品由连续改变为不连续,将极大的有利于高通量效率的提高。

最近一项研究,在物理掩膜版的辅助下,成功地通过共溅射技术实现了Zr-Nb-Ti合金的并行制备,获得了16个独立的具有不同成分的生物医用Zr-Nb-Ti合金。同时,对平行制备获得的16个样品进行了成分、相结构、微观结构、力学性能以及耐蚀性能的分析与表征。需要指出的是,该工作使用了物理掩膜版加以辅助,在单次制备获得不同成分合金的同时,保证了获得的样品为独立单元,避免了样品单元间的成分扩散,保证了各个样品单元间的成分差异。

相关的研究论文题为 “High-throughput screening for biomedical applications in a Zr-Nb-Ti alloy system through masking co-sputtering”,刊登在2019SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy杂志的第9期,由北京科技大学张勇教授担任通讯作者,博士生闫薛卉担任第一作者。

通过高通量制备技术来筛选具有理想结构或性能的合金,不但保证了筛选过程的高效性,也保证了实验结果的完整性。这项工作不仅为实际应用提供了具有突出特性的新型合金,而且还为高通量制备技术的发展提供了依据。本论文给各位同行一个示例,将来可以利用更加精密的掩模版,获得更高密度的不连续成分梯度样品,薄膜或块体。



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