科学家研制出新型一维高熵氧化物
发布时间：2025-06-13
信息来源：中国科学报
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华南理工大学前沿软物质学院教授黄哲昊团队联合国外科研人员，成功研制出一种具有纳米带形貌的一维高熵氧化物（1D-HEO），其组成为（MoWNbTaV）O3。近日，相关成果在线发表于《科学》。
高熵材料因其在极端环境下的优异稳定性和力学性能，近年来备受材料科学领域关注。然而，受限于合成技术与热力学驱动力，当前已知的高熵氧化物大多呈现纳米颗粒形貌，在高温高压或腐蚀环境下易发生相分离或形貌塌缩。特别是低维结构（如一维纳米带）中，面临保持单相结构的热力学与动力学挑战。
为突破这一瓶颈，研究团队选择了一种具备高混合焓和晶体结构兼容性的多元过渡金属硫化物（MoWNbTaV）S2作为前驱体，采用“原位氧化”策略，使二维硫化物在温和条件下逐步氧化转变为具有一维带状形貌的高熵氧化物（MoWNbTaV）O3。这一方法不仅避免了相分离问题，还首次实现了对纳米带尺寸的精准控制。
研究团队通过多种先进表征手段对材料结构进行深入解析，尤其是引入了三维电子衍射（3DED）技术，在纳米尺度下完整解析了晶胞参数、空间群及原子构型，破解了传统X射线衍射因晶体尺寸过小而无法解析结构的难题。通过3DED与透射电镜联用，研究团队确认了该材料在室温及高温条件下可保持单相正交结构，并揭示了其在不同氧化阶段的演化机制。
经初步实验验证，该一维高熵氧化物具备优异的结构稳定性和力学性能，在高温、高压及强酸碱环境中均未出现相变或成分分离，展现出极高的热化学稳定性。同时，其硬度及弹性回弹模量均远优于常见航空高温合金，初步验证了其作为耐磨抗冲击材料的应用潜力。
该研究成果不仅丰富了高熵材料的结构体系与稳定机制，更为下一代高性能工程材料的开发提供了全新思路。（记者 朱汉斌）
相关论文信息：
https://doi.org/10.1126/science.adr5604
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