Elektrody Ta-Hf-C charakteryzują się szerokim zakresem stabilności elektrochemicznej o podwyższonych właściwościach mechanicznych i konkurencyjnej odpowiedzi termoelektrycznej. Emerson Coy et al., Chemical Engineering Journal
W ramach ścisłej współpracy badaczy z Centrum NanoBioMedycznego, Wydziału Fizyki UAM, Instytutu Maszyn Przepływowych PAN (Gdańsk), Max Planck Institute for Polymer Research (Moguncja, Niemcy), Incheon National University (Inczon, Korea Płd.) oraz Institute of Materials Science of Barcelona (Hiszpania) opracowano wysokotemperaturowy, wysoce obojętny, twardy i chemicznie stabilny materiał. Materiał składa się z nanometrycznych kryształów węglika tantalu(Ta)hafnu(Hf), które są ciasno owinięte wewnątrz amorficznej matrycy o podobnym składzie. Materiał ten może być nakładany na wiele powierzchni w procesie zwanym rozpylaniem, czyli metodą fizyczną, która umożliwia nakładanie powłok na praktycznie każdy materiał.
Ta-Hf-C jest materiałem o najwyższej znanej temperaturze topnienia (> 4000 °C). W naszych badaniach wykazano jego dużą stabilność elektrochemiczną w szerokim zakresie warunków kwasowych i zasadowych. Wyniki pokazują, że Ta-Hf-C posiada jedno z największych elektrochemicznych okien stabilności pośród elektrod, większych nawet od węgla szklistego, który jest uważany za standardową elektrodę dostępną w handlu. Ponadto zbadano właściwości mechaniczne elektrod, stosując kombinację techniki kontaktowej (nanoindetacja) i nieniszczącej (rozpraszanie światła Brillouina). Połączone wysiłki pozwoliły wykazać mechaniczne i inżynieryjne zastosowanie materiału zarówno w skali nano, jak i makro. Ta-Hf-C wykazywał bardzo dobrą reakcję mechaniczną, będąc co najmniej trzykrotnie twardszy niż stal i co najmniej 100 razy bardziej odporny na odkształcenia niż węgiel szklisty. Ponadto, badanie wykazało istnienie niewielkiego, ale potencjalnie możliwego do wykorzystania efektu termoelektrycznego – przepływu prądu elektrycznego wywołanego gradientem termicznym. Mimo iż efekt ten jest daleki od standardu rynkowego, może zapewnić wyjątkową przydatność elektrod, ponieważ im wyższy gradient temperatury, tym wyższy wykryty prąd. Jest to szczególnie ważne, gdy weźmie się pod uwagę dużą stabilność termiczną Ta-Hf-C (> 4000 °C), co otwiera możliwości pomiaru wysokiej temperatury lub innych zastosowań związanych z energią w ekstremalnych warunkach środowiskowych.
Podsumowując, właściwości elektrochemiczne, termoelektryczne i mechaniczne elektrod można odpowiednio zmieniać, kontrolując ich stechiometrię i stosunek między zawartością pierwiastków Hf i Ta. Daje to dodatkową możliwość dostosowania właściwości tego materiału.