纳米人

Nature Reviews Materials：高熵陶瓷

初学者

2020-02-19

无序多组分系统在相图中占据绝大部分未知区域，且在2004年被作为一种新材料体系提出。其核心在于最大化位形熵以稳定（近）等摩尔混合物，从而实现更强稳的系统——也就是高熵材料。关于高熵材料，最初的研究集中于金属合金和氮化物薄膜。2015年，研究人员在氧化物混合物系统中也实现了熵稳定原理。随后，其他高熵无序陶瓷不断出现，特别是通过添加更多组分实现材料多种性质的集成，使其在应用性能方面明显提高。紧随其后，研究人员发现高熵陶瓷具有广泛的应用，例如热障涂层、热电、催化、电池、耐磨耐蚀涂层等。

有鉴于此，杜克大学Stefano Curtarolo团队对高熵陶瓷这一领域的研究现况进行了讨论，并给出了展望。

本文要点：

1）从以下几个方面对高熵陶瓷进行了总结与讨论：a. 背景；b. 理论计算（可制备性、性质）；c. 单相高熵陶瓷（岩盐型(MgCoNiCuZn)O高熵氧化物、萤石型高熵氧化物、钙钛矿型高熵氧化物、其他类高熵氧化物、B/C/N/Si化物）；d. 应用（锂离子电池、超级电容器、热化学分解水、催化、热防护/环保、热电）；e. 无序薄膜（耐磨耐蚀耐氧化涂层、微电子阻挡层、电子陶瓷、自旋电子反铁磁层、热绝缘层、生物相容涂层）；f. 未来方向。

2）文章指出，在陶瓷领域，熵的相关原理能设计出许多新材料，既可以是薄膜材料，也可是块体材料。类似思想可以扩展——在整个材料领域中，熵都是非常重要的影响因素，应该引起研究人员的重视。

总之，该综述全面回顾了高熵陶瓷的研究进展，并展望了未来的前景。