中國粉體網(wǎng)訊 受高熵合金材料設(shè)計(jì)理念的啟發(fā)，美國北卡羅來納州立大學(xué)STEFANO團(tuán)隊(duì)于2015年首次成功制備出（Mg0.2Co0.2Ni0.2Zn0.2Cu0.2）O氧化物高熵陶瓷，自此掀起了高熵陶瓷材料的研究熱潮。
高熵陶瓷材料體系也由最初的氧化物擴(kuò)展到碳化物、硼化物、氮化物、碳氮化物等多種材料體系。而以難熔金屬碳化物、硼化物超高溫陶瓷為組元的超高溫高熵陶瓷材料，由于其具有較高的熔點(diǎn)、優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、良好的熱穩(wěn)定性以及較低的熱膨脹系數(shù)等特性，在極端苛刻服役環(huán)境下展現(xiàn)著巨大的應(yīng)用潛力，已成為高熵陶瓷領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)方向之一。
作為航空航天飛行器上的關(guān)鍵材料，超高溫陶瓷材料將扮演著保駕護(hù)航者的角色，幫助人們不斷突破速度和空間上的極限，受到世界各軍事大國的高度重視。超高溫陶瓷（UHTCs）具有良好的高溫?zé)岱�(wěn)定性、抗氧化性和抗酸堿腐蝕性，可以在苛刻環(huán)境下服役。但是，大部分超高溫陶瓷材料，如過渡金屬硼化物和過渡金屬碳化物等超高溫陶瓷具有良好的導(dǎo)電性，它們的吸波性能并不理想。近年來，高熵陶瓷（HECs）的興起為吸波材料的設(shè)計(jì)提供了新思路。通過高熵組分設(shè)計(jì)和制備高熵超高溫陶瓷，不僅可以調(diào)控阻抗匹配特性和吸波性能，還可以提高高溫?zé)岱�(wěn)定性和抗氧化性，從而獲得高性能的高溫吸波材料。
采用高熵陶瓷的設(shè)計(jì)理念，不僅可以改善材料的性能，還能拓展材料成分的設(shè)計(jì)空間。已有研究表明，通過增加體系的構(gòu)型熵有利于提高材料的熱穩(wěn)定性、抗氧化性和耐腐蝕性，并且可以有效調(diào)控導(dǎo)電性能、介電性能和磁性能。通過組分設(shè)計(jì)，可以調(diào)控材料的電磁參數(shù)，進(jìn)而調(diào)控材料的匹配特性和吸波性能，這為賦予具有良好導(dǎo)電性的介電型吸波材料優(yōu)異的吸波性能提供了一種新思路。
與傳統(tǒng)材料相比，超高溫高熵陶瓷材料研究往往涉及陽離子、陰離子、缺陷多組元復(fù)雜成分空間，涉及宏觀、介觀、微觀、納觀多個(gè)尺寸維度，涉及極端熱、力等多場耦合服役環(huán)境，研究工作更為復(fù)雜。
華南理工大學(xué)褚衍輝團(tuán)隊(duì)在國際上較早地開展了高熵超高溫陶瓷材料研究，開發(fā)出系列高熵超高溫陶瓷材料，建立了精準(zhǔn)的相形成能力判據(jù)以及可遷移的機(jī)器學(xué)習(xí)勢函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對其力-熱性能的精準(zhǔn)預(yù)測；率先發(fā)明了多種合成高熵超高溫陶瓷粉體的方法，制備出系列高品質(zhì)粉體，實(shí)現(xiàn)了公斤級批量化生產(chǎn)，產(chǎn)品已供多所院校。
2024年，褚衍輝團(tuán)隊(duì)通過多尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，成功制備出兼具超強(qiáng)力學(xué)強(qiáng)度和高隔熱的高熵多孔硼化物陶瓷材料。同時(shí)，該材料還展現(xiàn)出了2000℃高溫穩(wěn)定性。相關(guān)成果發(fā)表于《先進(jìn)材料》。
中國粉體網(wǎng)將于2025年5月13日在江蘇昆山舉辦“第四屆半導(dǎo)體行業(yè)用陶瓷材料技術(shù)大會”，屆時(shí)，來自華南理工大學(xué)的褚衍輝研究員將帶來題為《高熵超高溫陶瓷材料》的報(bào)告，報(bào)告將為大家揭示高熵超高溫陶瓷晶格畸變與力-熱-電-磁性能之間的關(guān)聯(lián)機(jī)理，闡明多組元協(xié)同抗氧化機(jī)制，開發(fā)出耐2000°C超高強(qiáng)高隔熱多孔高熵陶瓷材料。
報(bào)告老師簡介
褚衍輝，華南理工大學(xué)研究員，2016年博士畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)，其中2014年1月至2015年9月在美國哈佛大學(xué)博士聯(lián)合培養(yǎng)。2017年開始從事高熵陶瓷材料研究工作，以第一或通訊作者在Matter、Adv Mater、Adv Funct Mater、Acta Mater等期刊發(fā)表SCI論文100余篇，獲授權(quán)國家發(fā)明專利30余件，主持基金委優(yōu)青、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家等項(xiàng)目，曾獲教育部自然科學(xué)獎一等獎（排名第6）、美國陶瓷學(xué)會Ross Coffin Purdy獎等，兼任中國硅酸鹽學(xué)會測試技術(shù)分會副秘書長、《Int. J. Appl. Ceram. Technol.》和《Journal of Materiomics》期刊編委等。
來源：
魯楠等：多尺度模擬計(jì)算方法在超高溫高熵陶瓷材料中的應(yīng)用進(jìn)展
張偉明等：高熵陶瓷:吸波材料設(shè)計(jì)新策略
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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