高熵氧化物以其獨特的結構特征為靈活和精確的結構控制提供了機會，從而促進了廣泛的結構-性能調控。自2015年在氧化物研究中引入高熵設計的概念后，高熵氧化物在多個領域被廣泛地研究，涵蓋熱電、介電、催化、鋰電池、磁電等，展現了其在材料結構設計和性能調控方面的潛力。近期，結合團隊在該領域的研究成果，清華大學材料學院教授林元華等人系統總結了高熵的定義、概念和效應，討論了高熵氧化物在合成方法、體系和多領域結構-性能調控方面的研究進展。
 

　　熵是描述物質系統無序程度的經典熱力學參數。繼高熵合金合成的突破性合成后，引入多組分來增加材料系統無序性的想法已經擴展到陶瓷，加深了學界對高熵效應的理解，并使熱電、介電、儲能和催化等性質的定制成為可能。與高熵合金的總體無序不同，高熵氧化物總體保持了一定程度的一致的金屬-氧原子排列結構，在特定亞晶格保持了多個元素隨機占據的無序。高熵設計允許氧化物晶格容納多種不同半徑尺寸的元素，可以實現對于結構和性能的廣泛調諧。
 

高熵氧化物的效應與應用
 

　　鑒于高熵氧化物豐富的結構-物性潛力，林元華團隊基于高熵氧化物進行了廣泛研究，涵蓋了近年在這一領域的前沿成果，圍繞合成技術的改進，高熵效應認識的進步，以及對多尺度原子結構的理解，在多個熱電、介電、儲能、鋰電池、催化、磁性和超級電容器等領域展開綜述，分析并考察了結構與物性之間的相關性，并對未來研究需要解決的挑戰和突出問題進行展望。
 

　　相關研究成果以“高熵氧化物的研究進展：合成、結構、性質及其他”(Advances in high entropy oxides: synthesis, structure, properties and beyond)為題，于10月10日在線發表于《材料科學進展》(Progress in Materials Science)。
 

　　清華大學材料學院林元華教授、南策文院士團隊在介電、磁電、光電等領域圍繞功能性復合材料進行了一系列基礎研究和應用探索，在高熵氧化物的熱電、介電等領域取得多項高水平的研究成果，相關論文發表在《科學》(Science)、《自然·材料》(Nature Materials)、《自然·能源》(Nature Energy)、《自然·通訊》(Nature Communications)、《先進能源材料》(Advanced Energy Materials)等上，引起學界的廣泛關注。
 

　　清華大學材料學院2022級博士生劉暢和江蘇大學教授李順為論文第一作者，林元華和清華大學未來實驗室副研究員陳迪為論文通訊作者。其他重要貢獻者包括材料學院2024屆博士畢業生鄭云鵬(現為福州大學副教授)，未來實驗室博士后徐民博士、蘇虹陽博士，材料學院2024屆博士畢業生苗香(現為北京航空航天大學博士后)，2020級博士生劉亦謙，博士后周志方博士(現為中南大學講師)、戚俊磊博士和楊兵兵博士(現為中科學院合肥物質科學研究所研究員)。研究得到國家自然科學基金委和科技部國家重點研發計劃的支持。