高熵陶瓷是指由五种或五种以上金属阳离子以(或近)等物质的量组成的多组元固溶体。高熵陶瓷的熵值极高,熵是热力学中表征物质混乱程度的参量,熵值越高,系统越无序混乱。
高熵陶瓷是一种新兴的等摩尔多组分陶瓷材料,核心效应有高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应及鸡尾酒效应,这赋予了高熵陶瓷优异的抗氧化、耐磨损、抗腐蚀、超高硬度、热导率低、催化性好、电磁屏蔽性优良等性能。基于其优异性能,高熵陶瓷在高温热防护、催化裂解、精密制造、电磁屏蔽、热电转换、储能、超级电容器等领域展现出了巨大应用潜力。
高熵陶瓷是由高熵合金(HEA)发展而来。高熵合金是一种新型合金材料,在航天、国防、汽车、核能等领域应用前景广阔,目前我国高熵合金行业处于起步阶段,相关研究机构有北京航空航天大学、南方科技大学等。
高熵陶瓷研究起步于2015年,作为近年来国内外研究热点之一,高熵陶瓷在研种类正不断增多。高熵陶瓷分为高熵氧化物陶瓷、高熵非氧化物陶瓷两大类,其中高熵氧化物陶瓷结构包括萤石结构、钙钛矿结构、尖晶石结构等,高熵非氧化物陶瓷有硼化物、碳化物、氮化物、硅化物、硫化物、碳氮化物、硼碳氮化物等。
根据新思界产业研究中心发布的《
2024-2028年高熵陶瓷行业市场深度调研及投资前景预测分析报告》显示,随着研究深入,高熵陶瓷制备方法日益多样,包括溶液沉淀法、固相反应法、水热法、电弧熔炼法、声波辐射辅助法、低温燃烧合成法、雾化喷雾热解法、火焰喷雾热解法、反应闪光烧结法、注射成型法等。
目前我国已有多家高校及科研单位从事高熵陶瓷的研究,并获得了一定进展,包括福建省清洁核能系统燃料与材料联合创新重点实验室、厦门稀土材料研究所、上海硅酸盐研究所、近代物理研究所、大连理工大学、东华大学等。福建省清洁核能系统燃料与材料联合创新重点实验室的杨帆课题组在热管理高熵陶瓷、抗菌抗病毒高熵陶瓷、红外管理节能用高熵陶瓷、核用高熵陶瓷等领域已取得了多项突破。
新思界
行业分析人士表示,高熵陶瓷是一种新兴陶瓷材料,由于性能优异、结构独特,高熵陶瓷在航天、核电、储能等领域具有巨大应用前景。高熵陶瓷是材料领域研究热点,目前我国高熵陶瓷行业处于起步阶段,以实验室研发为主,但随着研究深入,高熵陶瓷在研种类、制备方法日益多样。