高熵氧化物以其独特的结构特征为灵活和精确的结构控制提供了机会，从而促进了广泛的结构-性能调控。自2015年在氧化物研究中引入高熵设计的概念后，高熵氧化物在多个领域被广泛地研究，涵盖热电、介电、催化、锂电池、磁电等，展现了其在材料结构设计和性能调控方面的潜力。近期，结合团队在该领域的研究成果，清华大学材料学院教授林元华等人系统总结了高熵的定义、概念和效应，讨论了高熵氧化物在合成方法、体系和多领域结构-性能调控方面的研究进展。
熵是描述物质系统无序程度的经典热力学参数。继高熵合金合成的突破性合成后，引入多组分来增加材料系统无序性的想法已经扩展到陶瓷，加深了学界对高熵效应的理解，并使热电、介电、储能和催化等性质的定制成为可能。与高熵合金的总体无序不同，高熵氧化物总体保持了一定程度的一致的金属-氧原子排列结构，在特定亚晶格保持了多个元素随机占据的无序。高熵设计允许氧化物晶格容纳多种不同半径尺寸的元素，可以实现对于结构和性能的广泛调谐。
高熵氧化物的效应与应用
鉴于高熵氧化物丰富的结构-物性潜力，林元华团队基于高熵氧化物进行了广泛研究，涵盖了近年在这一领域的前沿成果，围绕合成技术的改进，高熵效应认识的进步，以及对多尺度原子结构的理解，在多个热电、介电、储能、锂电池、催化、磁性和超级电容器等领域展开综述，分析并考察了结构与物性之间的相关性，并对未来研究需要解决的挑战和突出问题进行展望。
相关研究成果以“高熵氧化物的研究进展：合成、结构、性质及其他”（Advances in high entropy oxides: synthesis, structure, properties and beyond）为题，于10月10日在线发表于《材料科学进展》（Progress in Materials Science）。
清华大学材料学院林元华教授、南策文院士团队在介电、磁电、光电等领域围绕功能性复合材料进行了一系列基础研究和应用探索，在高熵氧化物的热电、介电等领域取得多项高水平的研究成果，相关论文发表在《科学》（Science）、《自然·材料》（Nature Materials）、《自然·能源》（Nature Energy）、《自然·通讯》（Nature Communications）、《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）等上，引起学界的广泛关注。
清华大学材料学院2022级博士生刘畅和江苏大学教授李顺为论文第一作者，林元华和清华大学未来实验室副研究员陈迪为论文通讯作者。其他重要贡献者包括材料学院2024届博士毕业生郑云鹏（现为福州大学副教授），未来实验室博士后徐民博士、苏虹阳博士，材料学院2024届博士毕业生苗香（现为北京航空航天大学博士后），2020级博士生刘亦谦，博士后周志方博士（现为中南大学讲师）、戚俊磊博士和杨兵兵博士（现为中科学院合肥物质科学研究所研究员）。研究得到国家自然科学基金委和科技部国家重点研发计划的支持。
文章来源：清华大学
