位於加拿大的核能實驗室（CNL）正在研究一種特殊材料，稱為高熵合金（HEA），這種材料由多種金屬組成，旨在承受核反應堆中的高溫和輻射。
研究人員希望這種材料最終能取代目前用於這些應用的不銹鋼。
隨著全球尋求擺脫化石燃料，核能等替代能源正逐漸成為主流。雖然核能是一種有效減少碳排放的系統，但其安全性仍然是人們關注的問題。
核反應堆內部的極端反應條件對工程技術提出了挑戰，研究人員正在尋找利用新技術和新材料來減輕風險的方法。
不銹鋼長期以來一直是建造核反應堆的主要材料，但研究人員現在正在尋找能夠承受這些極端環境的更好材料。高熵合金正是其中之一。
高熵合金是什麼？
與由兩種金屬及少量其他金屬組成的傳統合金不同，高熵合金（HEA）由五種或更多金屬以相似的原子濃度混合而成。
成分元素的增加導致高混合熵，最終穩定為簡單的固相解決方案，通常呈立方結構。這導致晶格結構的變形，使高熵合金具有高強度、延展性和抗腐蝕性等獨特性質。
以往的研究表明，高熵合金對輻射也具有抵抗力，但其如何發展出這種抗性尚不清楚。
利用光學研究高熵合金
由CNL材料科學家王強（Qiang Wang）領導的研究團隊，利用位於薩斯喀徹溫省大學的加拿大光源（Canadian Light Source）發出的超亮同步輻射光，研究了由鐵、錳、鉻和鎳組成的高熵合金。
王強在新聞稿中解釋道：「這種材料必須穩定，因此在高溫下不會改變微結構，並且對輻射有一定的抵抗力。這就是我們選擇這種材料的原因，並且它的製造相對容易。」
研究人員將高熵合金暴露於752華氏度（400攝氏度）和1112華氏度（600攝氏度）下的高能質子，同時使其承受各種輻射量，並利用同步輻射的X射線研究這些影響。
團隊觀察到在較低溫度下，高熵合金中出現了稱為法蘭克環（Frank Loops）的小平板狀缺陷，隨著溫度的升高，這些缺陷的數量也增加。隨著溫度的上升，金屬開始分離，有些區域失去了錳，而其他區域則獲得了鐵和鎳。這讓研究人員對高熵合金在極端條件下的行為有了更好的了解。
儘管高熵合金的表現優於不銹鋼，但王強對研究的期望持謹慎態度。他表示：「我們確實發現了一些優勢和一些意想不到的情況，因此顯然這種材料需要進一步研究以充分了解其應用。」
他在新聞稿中補充道：「它仍然未獲得核能行業的代碼批准，因此我們尚不確定它將用於何處，這也是我們測試材料以查看其是否符合這些資格的原因。」
