在材料科學(xué)的探索之旅中，一種名為高熵材料的全新領(lǐng)域正逐漸嶄露頭角。這類材料憑借其多元組分與高結(jié)構(gòu)無序性的獨(dú)特性質(zhì)，在高溫、高壓及強(qiáng)腐蝕等極端環(huán)境下仍能展現(xiàn)卓越性能，引發(fā)了科研界的廣泛關(guān)注。

然而，制備一種既具備明確低維結(jié)構(gòu)、又能保持穩(wěn)定單相，同時(shí)擁有高機(jī)械性能的高熵氧化物，一直是科研人員面臨的難題。近日，華南理工大學(xué)前沿軟物質(zhì)學(xué)院與電子顯微中心的黃哲昊教授，攜手伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的Russell J. Hemley教授和Amin Salehi-Khojin教授，共同攻克了這一難題，成功合成了一維高熵氧化物（1D-HEO），其形態(tài)如同納米帶。

這種一維高熵氧化物不僅在超高溫度、高壓及強(qiáng)酸強(qiáng)堿環(huán)境中能保持穩(wěn)定，還展現(xiàn)出了遠(yuǎn)超常規(guī)材料的力學(xué)性能。這一研究成果于近日在《科學(xué)》雜志上發(fā)表，標(biāo)志著在高性能材料制備領(lǐng)域取得了重大突破。

據(jù)透露，該研究歷經(jīng)近五年，跨越多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，其中最大的挑戰(zhàn)在于如何準(zhǔn)確解析這種成分復(fù)雜、形態(tài)特殊的一維高熵氧化物的晶體結(jié)構(gòu)。為此，研究團(tuán)隊(duì)引入了三維電子衍射技術(shù)，這一技術(shù)在納米晶體結(jié)構(gòu)解析中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

通過三維電子衍射技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)不僅成功解析了單根納米帶的精確晶體結(jié)構(gòu)，還揭示了其擇優(yōu)取向、生長面構(gòu)型及氧空位分布等關(guān)鍵微觀結(jié)構(gòu)特征。這一發(fā)現(xiàn)為理解高熵材料的超高穩(wěn)定性和相變機(jī)理提供了寶貴的理論支撐。

該研究在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面也取得了開創(chuàng)性的進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了低維高熵材料的精準(zhǔn)合成。借助三維電子衍射技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)揭示了這種材料的微觀結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性機(jī)制，為高性能材料在極端環(huán)境下的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

這種一維高熵氧化物在航天防護(hù)、腐蝕環(huán)境器件以及高強(qiáng)韌功能膜層等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。例如，它可以延長航天器部件的服役壽命，提高安全性，還能保障電子器件在超高溫高壓環(huán)境下持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

這一研究成果不僅為高性能材料的制備和應(yīng)用開辟了新途徑，也為材料科學(xué)的發(fā)展注入了新的活力。