为什么“高熵”陶瓷成为研究热点?
“高熵”是近年来出现的新的材料设计理论,目前已成为材料研究领域的一大热点，其概念最初由高熵合金发展而来。与传统合金相比，高熵合金不仅具有良好的结构稳定性以及优异的力学性能(尤其是低温韧性)，部分还表现出卓越的电性能以及催化性能，有望应用于能源、环境等领域。
随着高熵合金研究的不断深入，高熵的概念逐渐拓展到其他材料中，如高熵金属玻璃、高熵陶瓷、高熵热电材料、高熵聚合物等。
高熵陶瓷的研究最早可追溯到2015年，当时美国北卡罗莱纳州立大学的Rost、Maria和杜克大学的Curtarolo等首先合作报道了一种岩盐结构的熵稳定氧化物陶瓷，即高熵陶瓷。随后，越来越多的高熵陶瓷如雨后春笋般涌现出来，逐渐成为研究热点。
一
高熵陶瓷普遍具有的4个核心效应
1
热力学的高熵效应
N种元素的材料系统最多可形成N+1相，然而高熵材料往往会形成单相的固溶体,而非分相或者形成各种金属间化合物。
2
结构的晶格畸变效应
高熵材料中的组成元素原子都是随机分布在晶格上，所以相比普通材料中的晶格畸变，高熵材料的各种畸变、滑移、位错会更多，因此畸变对其性能的影响会更多。
3
动力学的迟滞扩散效应
相的平衡分离需要各组元之间的协同扩散,而高熵材料内的多组元使其协同扩散变得困难。极缓慢的扩散会对其热学、电学性能产生影响。
4
性能上的“鸡尾酒”效应
材料中多种元素的特性及其相互作用使高熵陶瓷呈现一种复杂效应，即多组元协同增效作用。
二
高熵陶瓷的应用
1
高温隔热
由于高熵陶瓷结构的动力学迟滞扩散效应，导致热量在陶瓷中的传导速度变得缓慢，预期能有助于降低材料的热导率。另外，研究表明高熵有助于提高碳化物陶瓷的抗氧化性能，因此高熵陶瓷有望在高温隔热、抗高温腐蚀和氧化领域得到应用。
2
催化剂
研究人员利用高熵氧化物作为支撑制备出具有高温稳定性能的新型负载型催化剂。该催化剂活性位点高度分散，不仅对CO氧化物具有较高的催化活性，而且由于高熵金属氧化物的高温稳定性，使得该催化剂还具有较高的热稳定性。
3
二次电池
高熵氧化物陶瓷可显著提高锂离子电池的储存容量和循环稳定性。研究将高熵氧化物作为钠离子电池正极材料发现，该材料表现出优异的倍率和循环性能。
自从2015年第一篇关于块状高熵陶瓷的文章开始，近几年高熵陶瓷的研究成果激增，高熵陶瓷材料的研究在新体系探索、组成-结构-性能关系上取得了不少的进步，但相比高熵合金，才刚刚起步，仍然有很多值得关注和重点研究的方向，期待更多研究人员加入到高熵陶瓷的研究中！
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