中國粉體網(wǎng)訊  高熵陶瓷材料通常是指由5種或以上陶瓷組元形成的多主元固溶體，由于其新奇的“高熵效應(yīng)”以及優(yōu)異的性能，近年來已經(jīng)成為陶瓷領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。隨著高熵陶瓷的研究體系從最初的巖鹽型氧化物(MgNiCoCuZn)O擴(kuò)展到螢石型氧化物、鈣鈦礦型氧化物、尖晶石型氧化物以及硼化物、碳化物和硅化物等，其特殊的力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等性能也不斷被發(fā)掘。

1、高熵效應(yīng)與高熵合金

高熵效應(yīng)的概念來自于高熵合金，而高熵合金(high entropy alloys)的概念最早則是由中國臺(tái)灣清華大學(xué)和英國布拉德福德大學(xué)兩個(gè)課題組相繼提出并確定,到目前為止已歷經(jīng)15年的發(fā)展，從Cu、Co、Ni、Cr、Al、Fe和V等金屬中選擇至少5種合金元素，按照接近等摩爾比進(jìn)行混合，使用濺射、熔融、鑄造等方式制備合金或合金涂層，其具有簡單的單相面心立方(FCC)或者體心立方(BCC)的晶體結(jié)構(gòu)和超常的力學(xué)性能，并具有常規(guī)金屬所不具有的相穩(wěn)定性。將這種合金定義為高熵合金，開啟了高熵合金的研究序幕。

2、高熵效應(yīng)的特點(diǎn)

3、高熵陶瓷的研究現(xiàn)狀

（1）高熵氧化物陶瓷

2015年，Ｒost、Maria和Curtarolo等首次報(bào)道了一種高熵陶瓷材料，他們以MgO、NiO、CoO、CuO以及ZnO為初始原料，其中除了CuO、ZnO之外，其余3種氧化物均為巖鹽礦結(jié)構(gòu)。將5種氧化物均勻混合，在空氣中加熱，并在875℃保溫12h即可形成單相的(MgNiCoCuZn)O高熵陶瓷。

（2）高熵硼化物陶瓷

高熵硼化物陶瓷的研究主要集中在過渡金屬IVB、VB族的二硼化物(MB2)，這些硼化物大多具有AlB2型六方結(jié)構(gòu)，即B原子形成類似于石墨的層狀結(jié)構(gòu)，金屬原子穿插在層間，正是由于B—B環(huán)以及M—B鍵的強(qiáng)共價(jià)特征，MB2具有很高的熔點(diǎn)、硬度、強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性以及導(dǎo)電性，因此可應(yīng)用于裝甲材料、航空材料、切割刀具材料等領(lǐng)域。高熵理論給設(shè)計(jì)新的硼化物陶瓷帶來了更大的空間，通過不同組分的設(shè)計(jì)，可以形成多種多組元固溶體，極大地拓展了超高溫陶瓷的種類，并且可以更精細(xì)地調(diào)控其性能。

（3）高熵碳化物陶瓷

高熵碳化物陶瓷的研究目前也主要集中在過渡金屬IVB、VB族碳化物固溶體。這些碳化物具有巖鹽結(jié)構(gòu)，且與硼化物一樣，具有很強(qiáng)的共價(jià)鍵特征及很高的熔點(diǎn)，可應(yīng)用于各種極端條件下。多種金屬離子固溶到一個(gè)晶體中，也同樣極大地拓展了碳化物陶瓷的種類。

對(duì)過渡族難熔金屬碳化物高熵陶瓷的研究，起初聚焦于五組元(TiZrHfNbTa)C高熵陶瓷，并逐步擴(kuò)展到(TiZrHfVNb)C、(TiZrNbTaMo)C、(TiZrNbTaW)C和(TiHfVNbTa)C等體系。但是也有對(duì)三組元碳化物固溶體陶瓷(ZrNbTa)C、(ZrNbTi)C和四組元碳化物固溶體陶瓷(HfTaZrTi)C、(HfTaZrNb)C、(ZrNbTiV)C的報(bào)道。同時(shí)，為了使混合熵達(dá)到最大值，已報(bào)道的碳化物高熵陶瓷體系中各組元含量均為等摩爾比。

（4）其他非氧化物高熵陶瓷

除了上述常見的氧化物、硼化物、碳化物以外，高熵氮化物、硅化物、熱電材料也有研究報(bào)道。其中，氮化物是最早報(bào)道的高熵材料之一。

參考來源：

王曉鵬等.高熵合金及其他高熵材料研究新進(jìn)展.哈爾濱工業(yè)大學(xué)

陳磊等.過渡金屬非氧化物高熵陶瓷的研究進(jìn)展.哈爾濱工業(yè)大學(xué)

顧俊峰等.高熵陶瓷材料研究進(jìn)展.武漢理工大學(xué)

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