Materialen met meerdere componenten behoren tot de meest veelbelovende materialen in de technische en biomedische toepassingen. Vergeleken met traditionele legeringen, het compositieontwerp van materialen met meerdere componenten is ingewikkelder, en veel legeringen met verschillende samenstellingen moeten worden voorbereid en getest. In aanvulling, de relatie tussen de mengentropie en de prestaties van materialen met meerdere componenten zijn niet-lineair, dus de structuur en prestaties kunnen niet effectief worden voorspeld door entropiewaarden te mengen, wat het moeilijker maakt om de legeringen efficiënt te ontwerpen. In dit geval, high-throughput-technologie is effectief om dit probleem op te lossen. Een recente studie meldde dat screening met hoge doorvoer van de samenstelling en Young's modulus van Ti-Zr-Nb-legering met succes werd bereikt door co-sputtertechnologie met behulp van een fysiek masker.

Het onderzoeksrapport, getiteld "High-throughput screening voor biomedische toepassingen in een Ti-Zr-Nb-legeringssysteem door co-sputteren te maskeren, " is gepubliceerd in Wetenschap China Natuurkunde, Mechanica en astronomie . Prof. Yong Zhang van de Beijing University of Science and Technology was de corresponderende auteur.

Ontwikkeling van nieuwe legeringen met bijzondere eigenschappen, bijv. uitstekende mechanische of biomedische eigenschappen is meestal een tijdrovend proces. De conventionele trial-and-errr-methode kan niet aan de eisen voldoen. Anderzijds, vanwege de beperkingen van onderzoeksmethoden, slechts een paar specifieke samenstellingen kunnen worden verkregen uit een reeks experimenten met conventionele methoden.

In biomedische materialen, de verkregen lage Young's moduluswaarde is over het algemeen een relatief lage waarde in een klein compositiegebied, in plaats van de laagste waarde van een mondiaal systeem. Daarom, de conventionele trial-and-errr-methode levert onvermijdelijk onvolledige onderzoeksresultaten op.

High-throughput-technologie is een effectieve manier om een ​​samenstelling met gewenste eigenschappen in een groter samenstellingsgebied te verkrijgen, terwijl de efficiëntie wordt verbeterd. Op basis van multi-target co-sputteren, een fysiek hulpmasker werd gebruikt om de bereiding van compositiegradiëntmaterialen te vergemakkelijken en in dit werk werden 16 onafhankelijke exemplaren verkregen.

De Young's moduluskenmerken van de Ti-Zr-Nb-legeringen werden getest door nano-indentatie. De moduluswaarden van Young werden aangepast aan 3D-oppervlaktekaarten en contourkaarten, zoals weergegeven in figuur 2. Aanzienlijk, een gebied met een lage Young's modulus is duidelijk in figuur 2 (a). Om te bepalen of er een samenstelling met een lagere modulus bestond in de lege gebieden tussen de monsters met lagere Young's moduli, verdere optimalisatie van de samenstelling werd uitgevoerd. Op basis van de screeningsresultaten, de formatie, structuur en mechanische eigenschappen van bulklegeringen kunnen verder in detail worden besproken.

Opgemerkt moet worden dat het aanbrengen van het fysieke masker noodzakelijk is om diffusie van componenten tussen de monstereenheden te voorkomen. In het algemeen, de samenstelling van de materialen verkregen door het co-sputteren met meerdere doelen kan continu worden gewijzigd, wat betekent dat het proces van componentdiffusie onvermijdelijk is. Om het samenstellingsverschil van de specimens te verzekeren, in dit werk is een apart masker gebruikt.

Dit werk biedt niet alleen nieuwe meercomponentenlegeringen met prominente eigenschappen voor praktische toepassingen, maar werpen ook een nieuw licht op de ontwikkeling van high-throughput voorbereidingstechnologie in het algemeen.