I materiali multicomponente sono tra i materiali più promettenti nelle applicazioni ingegneristiche e biomediche. Rispetto alle leghe tradizionali, la progettazione della composizione dei materiali multicomponente è più complicata, e molte leghe con composizioni diverse devono essere preparate e testate. Inoltre, la relazione tra l'entropia di miscelazione e le prestazioni dei materiali multicomponente non è lineare, quindi la struttura e le prestazioni non possono essere previste efficacemente mescolando valori di entropia, il che rende più difficile progettare le leghe in modo efficiente. In questo caso, la tecnologia ad alto rendimento è efficace per risolvere questo problema. Uno studio recente ha riportato che lo screening ad alto rendimento della composizione e del modulo di Young della lega Ti-Zr-Nb è stato ottenuto con successo mediante la tecnologia di co-sputtering con l'ausilio di una maschera fisica.

Il documento di ricerca, intitolato "Screening ad alto rendimento per applicazioni biomediche in un sistema di leghe Ti-Zr-Nb attraverso il mascheramento co-sputtering, " è pubblicato in Scienza Cina Fisica, Meccanica e Astronomia . Il prof. Yong Zhang dell'Università della Scienza e della Tecnologia di Pechino era l'autore corrispondente.

Sviluppo di nuove leghe con proprietà speciali, per esempio., eccellenti proprietà meccaniche o biomediche è solitamente un processo che richiede tempo. Il metodo per tentativi ed errori convenzionale non può soddisfare i requisiti. D'altra parte, a causa dei limiti dei metodi di ricerca, solo poche composizioni specifiche possono essere ottenute da una serie di esperimenti utilizzando metodi convenzionali.

Nei materiali biomedici, il valore del modulo di Young basso ottenuto è generalmente un valore relativamente basso in una piccola regione di composizione, piuttosto che il valore più basso di un sistema globale. Perciò, il metodo convenzionale per tentativi ed errori produce inevitabilmente risultati di ricerca incompleti.

La tecnologia ad alto rendimento è un modo efficace per ottenere una composizione con proprietà desiderabili in una regione di composizione più ampia, migliorando l'efficienza. Sulla base del co-sputtering multi-target, una maschera fisica ausiliaria è stata utilizzata per facilitare la preparazione di materiali a gradiente compositivo e in questo lavoro sono stati ottenuti 16 campioni indipendenti.

Le caratteristiche del modulo di Young delle leghe Ti-Zr-Nb sono state testate mediante nanoindentazione. I valori del modulo di Young sono stati adattati a mappe di superficie 3D e mappe di contorno, come mostrato nella Figura 2. Significativamente, una regione del modulo di Young basso è evidente nella Figura 2 (a). Per determinare se esistesse una composizione di modulo inferiore nelle aree vuote tra i campioni con moduli di Young inferiori, è stata condotta un'ulteriore ottimizzazione della composizione. Sulla base dei risultati dello screening, la formazione, la struttura e le proprietà meccaniche delle leghe sfuse possono essere discusse ulteriormente in dettaglio.

Va notato che l'applicazione della maschera fisica è necessaria per impedire la diffusione dei componenti tra le unità campione. Generalmente, la composizione dei materiali ottenuti dal co-sputtering multi-target potrebbe essere continuamente modificata, il che significa che il processo di diffusione dei componenti è inevitabile. Per garantire la differenza di composizione dei campioni, una maschera separata è stata utilizzata in questo lavoro.

Questo lavoro non offre solo nuove leghe multicomponente con proprietà importanti per applicazioni pratiche, ma ha anche gettato nuova luce sullo sviluppo della tecnologia di preparazione ad alta produttività in generale.