据外媒报道，马萨诸塞大学（University of Massachusetts）和宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）的研究人员通过集成加工框架成功合成由镍、铁和锰组成的多尺度多主元素合金（MPEA），该框架结合了直接墨水书写（DIW）基增材制造和化学脱合金。这项研究为加速发现和生产新型多尺度MPEA提供了新途径，并为能源转换和存储应用提供巨大潜力。相关论文发表在期刊《材料展望（Materials Futures）》上。
（图片来源：马萨诸塞大学）
MEPA是一种基于多主元素随机混合的金属合金，其机械性能和功能性均高于传统合金。然而，这种合金的实际应用面临两大挑战，包括难以大量制造块状纳米结构MPEA，以及进行高通量发现所需的巨大成分空间。作为解决方案，这两个大学的研究团队达成合作，通过结合DIW基增材制造与化学脱合金的集成方法，成功合成了一种定制成分分层多孔NiFeMn MPEA。
由于多尺度孔隙有助于实现高效扩散，该团队可以在不延长脱合金时间的情况下制备出大块样本。通过调整起始金属粉末的比例，研究人员实现了对成分的简单控制，从而为发现高通量材料提供了途径，如同此项研究中具有成分依赖性的析氧反应（OER）案例所示。
这种集成方法结合基于机器学习的仿真，可用于探索MPEA的巨大成分空间。这一点非常重要，因为成分-性能关系通常是非线性的，并因MPEA的基本相和微观结构而变得复杂，因此需要进行全面且高通量的材料发现。
这项研究成果有望拓宽制造块状纳米结构MPEA的可能性。此外，这项研究以具有成分依赖性的OER性能为例进行了展示，而这项技术可以超越OER扩展至其他许多成分复杂的合金系统，用于析氢反应和氧还原反应等电化学反应，以实现大量可再生能源应用。
