КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-23-00322

НазваниеГибридный тополого-квантовомеханический подход к дизайну высокоэнтропийных сплавов

Руководитель Блатова Ольга Александровна, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" , Самарская обл

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-603 - Фундаментальные основы создания новых металлических, керамических и композиционных материалов

Ключевые слова высокоэнтропийные сплавы, интерметаллические соединения, кристаллическая структура, топология, геометрия, теория функционала плотности, моделирование, синтез, прогнозирование, методы машинного обучения, корреляции, базы данных, базы знаний

Код ГРНТИ31.15.17

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Основной целью проекта является разработка нового подхода к описанию, прогнозированию и дизайну структуры интерметаллических соединений и сплавов, включая высокоэнтропийные сплавы (ВЭС). ВЭС, представляющие собой твердые растворы пяти и более химических элементов (обычно металлов) в близких (чаще в эквиатомных) соотношениях, в последние годы вызывают все больший интерес как с теоретической, так и с практической точки зрения. Исключительная вариабельность составов ВЭС дает возможность тонкого варьирования их свойств, что определяет их потенциально высокую практическую значимость. Вместе с тем, остается не решенной задача создания методов прогнозирования стабильности и алгоритмов направленного дизайна ВЭС заданного состава. В большинстве случаев новые ВЭС получают методом проб и ошибок; остаются неизвестными размеры их областей стабильности, а также возможности образования в них интерметаллических соединений. Известные теоретические подходы к прогнозированию состава и структуры ВЭС имеют существенные ограничения и не используют в полной мере богатую экспериментальную информацию по кристаллическому строению известных сплавов и интерметаллических соединений. Проект направлен на разработку нового подхода к моделированию и прогнозированию ВЭС, основанного на комбинированном применении геометрико-топологических и квантовомеханических моделей кристалла. Планируется изучить особенности окружения атомов, образующих известные ВЭС, во всех известных структурах интерметаллических соединений, определить состав и геометрические параметры наиболее устойчивых локальных конфигураций (атом и его ближайшее окружение) для всех кристаллографически независимых атомов. Устойчивость найденных конфигураций будет подтверждена также оценкой их стабильности по сравнению с другими возможными конфигурациями методами теории функционала плотности. Будут изучены и систематизированы способы (топология) объединения устойчивых атомных конфигураций в периодическую кристаллическую структуру, т.е. топологические способы сборки интерметаллических соединений. Предполагается использовать методы машинного обучения для поиска корреляций между геометрическими и топологическими параметрами структуры, устойчивостью атомных конфигураций определенного типа и топологией их соединения. Планируется создать базу знаний, содержащую полученную геометрико-топологическую информацию и корреляции, и использовать этот инструмент для прогнозирования новых ВЭС. Для выявления количественного и качественного состава равновесных сосуществующих фаз ВЭС впервые планируется использовать компьютерное геометрико-топологическое 3D моделирование их фазовых диаграмм. Сделанный прогноз планируется подтвердить синтезом не менее одного нового четырехкомпонентного и одного нового пятикомпонентного сплава. Таким образом, в предлагаемом проекте сочетаются современные методы моделирования структуры интерметаллических соединений, методы машинного анализа данных и химической информатики и экспериментальные методы синтеза и исследования кристаллической структуры. В проекте будет использован многолетний опыт членов коллектива в разработке геометрико-топологического подхода к анализу кристаллических структур различной природы и исследования фазовых диаграмм солевых систем. В результате выполнения проекта впервые будет создана основа прогностической системы для дизайна новых интерметаллических соединений и сплавов (включая ВЭС), которая будет базироваться на всех известных данных по их кристаллической структуре на атомарном уровне.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---