厨师们喜欢不锈钢，因为它耐用、防锈，加热后也能烹饪。但很少有人知道不锈钢如此受欢迎的秘密。不锈钢中的金属铬与空气中的氧气发生反应，形成一层稳定且具有保护作用的薄涂层，保护下面的钢材。

如今，科学家和工程师们正在努力设计能够抵抗极端环境的合金，用于核聚变反应堆、高超音速飞行和高温喷气发动机等应用。对于此类极端应用，科学家们正在试验将多种金属以等比例混合的复杂组合，即所谓的多主元合金或中高熵合金。这些合金旨在实现强度、韧性、耐腐蚀等设计目标。

具体来说，研究人员寻求能够抵抗腐蚀的合金，这种腐蚀发生在金属与大气中的氧气发生反应时，这一过程称为氧化。这些合金通常采用“烹饪和观察”程序进行测试，即将合金材料暴露在高温氧化环境中，以观察其反应。

但现在，由美国能源部太平洋西北国家实验室和北卡罗来纳州立大学的科学家领导的多学科研究小组将原子级实验与理论相结合，创建了一种工具来预测这种高熵合金在高温氧化环境下的表现。这项研究发表在《自然通讯》杂志上，为抗氧化复杂金属合金的快速设计和测试周期提供了路线图。

“我们正在致力于开发这些复杂合金材料降解的原子级模型，然后可应用该模型设计具有卓越抗极端环境能力的下一代合金，以供航空航天和核电工业等广泛应用，”该研究的联合首席研究员、专门研究极端环境下金属降解的 PNNL 材料科学家 Arun Devaraj 说。

“这里的目标是找到方法来快速识别具有所需特性和抗氧化性能的中高熵合金。”