【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】高熵氧化物以其獨特的結(jié)構(gòu)特征為靈活和精確的結(jié)構(gòu)控制提供了機會，從而促進了廣泛的結(jié)構(gòu)-性能調(diào)控。自2015年在氧化物研究中引入高熵設計的概念后，高熵氧化物在多個領域被廣泛地研究，涵蓋熱電、介電、催化、鋰電池、磁電等，展現(xiàn)了其在材料結(jié)構(gòu)設計和性能調(diào)控方面的潛力。近期，結(jié)合團隊在該領域的研究成果，清華大學材料學院教授林元華等人系統(tǒng)總結(jié)了高熵的定義、概念和效應，討論了高熵氧化物在合成方法、體系和多領域結(jié)構(gòu)-性能調(diào)控方面的研究進展。
 

　　熵是描述物質(zhì)系統(tǒng)無序程度的經(jīng)典熱力學參數(shù)。繼高熵合金合成的突破性合成后，引入多組分來增加材料系統(tǒng)無序性的想法已經(jīng)擴展到陶瓷，加深了學界對高熵效應的理解，并使熱電、介電、儲能和催化等性質(zhì)的定制成為可能。與高熵合金的總體無序不同，高熵氧化物總體保持了一定程度的一致的金屬-氧原子排列結(jié)構(gòu)，在特定亞晶格保持了多個元素隨機占據(jù)的無序。高熵設計允許氧化物晶格容納多種不同半徑尺寸的元素，可以實現(xiàn)對于結(jié)構(gòu)和性能的廣泛調(diào)諧。
 

高熵氧化物的效應與應用
 

　　鑒于高熵氧化物豐富的結(jié)構(gòu)-物性潛力，林元華團隊基于高熵氧化物進行了廣泛研究，涵蓋了近年在這一領域的前沿成果，圍繞合成技術的改進，高熵效應認識的進步，以及對多尺度原子結(jié)構(gòu)的理解，在多個熱電、介電、儲能、鋰電池、催化、磁性和超級電容器等領域展開綜述，分析并考察了結(jié)構(gòu)與物性之間的相關性，并對未來研究需要解決的挑戰(zhàn)和突出問題進行展望。
 

　　相關研究成果以“高熵氧化物的研究進展：合成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其他”(Advances in high entropy oxides: synthesis, structure, properties and beyond)為題，于10月10日在線發(fā)表于《材料科學進展》(Progress in Materials Science)。
 

　　清華大學材料學院林元華教授、南策文院士團隊在介電、磁電、光電等領域圍繞功能性復合材料進行了一系列基礎研究和應用探索，在高熵氧化物的熱電、介電等領域取得多項高水平的研究成果，相關論文發(fā)表在《科學》(Science)、《自然·材料》(Nature Materials)、《自然·能源》(Nature Energy)、《自然·通訊》(Nature Communications)、《先進能源材料》(Advanced Energy Materials)等上，引起學界的廣泛關注。
 

　　清華大學材料學院2022級博士生劉暢和江蘇大學教授李順為論文第一作者，林元華和清華大學未來實驗室副研究員陳迪為論文通訊作者。其他重要貢獻者包括材料學院2024屆博士畢業(yè)生鄭云鵬(現(xiàn)為福州大學副教授)，未來實驗室博士后徐民博士、蘇虹陽博士，材料學院2024屆博士畢業(yè)生苗香(現(xiàn)為北京航空航天大學博士后)，2020級博士生劉亦謙，博士后周志方博士(現(xiàn)為中南大學講師)、戚俊磊博士和楊兵兵博士(現(xiàn)為中科學院合肥物質(zhì)科學研究所研究員)。研究得到國家自然科學基金委和科技部國家重點研發(fā)計劃的支持。