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Continuous synthesis of high-entropy alloy nanoparticles by in-flight alloying of elemental metals

Par Conseil national de recherches du Canada

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DOITrouver le DOI : https://doi.org/10.1038/s41467-024-45731-z
AuteurRechercher : 1Identifiant ORCID : https://orcid.org/0000-0003-3358-5159; Rechercher : 2; Rechercher : Identifiant ORCID : https://orcid.org/0009-0000-1951-8625; Rechercher : 1; Rechercher : 3Identifiant ORCID : https://orcid.org/0000-0003-4403-8214; Rechercher : Identifiant ORCID : https://orcid.org/0000-0002-2720-8683; Rechercher : 4; Rechercher : 1; Rechercher : 1; Rechercher : ; Rechercher : 1; Rechercher : 1Identifiant ORCID : https://orcid.org/0000-0002-4224-8413; Rechercher : Identifiant ORCID : https://orcid.org/0000-0002-2240-9099; Rechercher : Identifiant ORCID : https://orcid.org/0000-0002-0179-3642
Affiliation
  1. Conseil national de recherches du Canada. Technologies de sécurité et de rupture
  2. Conseil national de recherches du Canada. Énergie, les mines et l'environnement
  3. Conseil national de recherches du Canada. Électronique et photonique avancées
  4. Conseil national de recherches du Canada. Construction
FormatTexte, Article
Sujetnanoparticles
Résumé
High-entropy alloy (HEA) nanoparticles (NPs) exhibit unusual combinations of functional properties. However, their scalable synthesis remains a significant challenge requiring extreme fabrication conditions. Metal salts are often employed as precursors because of their low decomposition temperatures, yet contain potential impurities. Here, we propose an ultrafast (< 100 ms), one-step method that enables the continuous synthesis of HEA NPs directly from elemental metal powders via in-flight alloying. A high-temperature plasma jet ( > 5000 K) is employed for rapid heating/cooling (10³ − 10⁵ K s⁻¹), and demonstrates the synthesis of CrFeCoNiMo HEA NPs ( ~ 50 nm) at a high rate approaching 35 g h⁻¹ with a conversion efficiency of 42%. Our thermofluid simulation reveals that the properties of HEA NPs can be tailored by the plasma gas which affects the thermal history of NPs. The HEA NPs demonstrate an excellent light absorption of > 96% over a wide spectrum, representing great potential for photothermal conversion of solar energy at large scales. Our work shows that the thermal plasma process developed could provide a promising route towards industrial scale production of HEA NPs.
Date de publication
Maison d’éditionSpringer Nature
Licence
Dans
  • Nature Communications 15, nº 1, 1450 (16 février 2024) : 1–12.
Langueanglais
Publications évaluées par des pairsOui
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Identificateur de l’enregistrement0108338a-3f5c-478d-b535-d1bf0f26411e
Enregistrement créé2024-02-22
Enregistrement modifié2024-02-22
Date de modification :