背景介绍
早在2004年，叶均蔚教授首次提出了“高熵合金”的概念，为合金材料合成提供了一条新思路。近年来，高熵合金作为一种新型的合金材料备受关注。与传统的二元或三元合金不同，高熵合金通常由五种或五种以上近等原子含量的元素组成。由于其高度混乱无序的元素分布，故称其为“高熵”。由于高熵合金的多组分特性，研究人员通过调节每个元素的类型和含量，就可以便捷地调控其结构和性能。同时，由于每个元素的尺寸和化学键的不同，高熵合金会出现一些不同于传统合金的独特效应，这些效应被概括为“核心效应”，包括高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和“鸡尾酒”效应。正是“这些核心效应”使高熵合金具有了一些不同于传统合金的独特性质，比如超高的机械强度、非凡的断裂韧性以及耐腐蚀性等。这些性质推动了高熵合金在各个领域中的应用，包括机械制造、耐热材料，耐辐射材料，耐腐蚀和耐磨涂层、储能材料、异相催化材料等。与此同时，高熵合金的尺寸也已经从最初的微米尺度拓展到了纳米尺度。为了推动高熵合金的进一步发展，对其设计原则以及制备方法进行系统性的总结梳理显得尤为必要。
成果简介
在本综述中，苏州大学路建美教授和晏成林教授团队系统性的总结了纳米尺寸高熵材料的设计原则和制备方法。本综述归纳了纳米尺寸高熵合金合成的重点和难点，通过比较不同合成方法之间的差异，总结了不同合成条件对高熵合金形貌、结构以及组分的影响，从而对其未来实现规模化的可控合成具有指导意义。从高熵合金的设计原则角度，文章首先论述了如何在高熵合金中进行元素的合理搭配，以及不同元素组成高熵合金的必要条件。同时我们也总结了通过理论计算包括密度泛函理论、分子模拟、高通量筛选、机器学习等方式来预测高熵合金材料的形成条件以及动力学、热力学性质的最新研究进展。随后，我们详细总结了纳米尺寸高熵合金的合成方法（包括机械球磨法、火花放电法、去合金化法、油浴法、共沉淀法、水热合成法、煅烧法、电沉积法、静电纺丝法、模板法、扫描-探针嵌段共聚物光刻法、超声波辅助法、碳热冲击法、气溶胶液滴介导法、快速移动床热解法、激光扫描烧蚀法、微波加热法等），同时我们也对新型的高熵合金衍生物进行了系统性的介绍，包括高熵MOF，高熵水滑石，高熵Mxene，高熵氮化物，高熵氧化物，高熵氟化物，高熵硫化物，高熵磷化物等。最后，我们介绍了高熵材料的常规表征方法以及一些相关的原位表征手段，及其在工程材料，储能材料和催化材料等领域的应用。
图文导读
图1理论计算预测高熵合金动力学和热力学性质
图2去合金化法合成多孔高熵合金
图3一锅法合成高熵合金纳米颗粒
图4电沉积法合成高熵合金
图5静电纺丝法合成高熵合金纳米颗粒和纳米纤维
图6碳热冲击法合成高熵合金纳米颗粒
图7气溶胶液滴介导法合成高熵合金纳米颗粒
图8快速移动床热解法合成高熵合金纳米颗粒
图9激光扫描烧蚀法和微波加热法合成高熵合金颗粒
图10高熵合金在工程材料领域的应用
图11 高熵合金在储能材料领域的应用
图12 高熵合金在催化材料领域的应用
作者简介
路建美：苏州大学教授、博士生导师。曾任苏州大学党委副书记、副校长。当选为英国皇家化学会会士、中国化工学会会士、教育部第七、八届化学学部科技委委员，是国家重点研发计划首席科学家、科技部重点专项总体专家组专家。路建美教授长期致力于化工吸附分离新材料构建及其对化工行业液相和气相污染物吸附、分离与回收，面向污染物的催化技术等研究。获国家技术发明奖二等奖、国家科技进步奖二等奖、何梁何利基金科学与技术创新奖、教育部自然科学奖一等奖、江苏省科学技术奖一等奖、中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖等省部级以上奖项16项；以第一/通讯作者在Nat. Commun.、JACS、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Eng. J.等期刊发表SCI论文548篇，他引10000余次；获授权发明专利165项(美国专利33项)，技术转化40项；主持国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划、国家科技支撑计划、国家国际科技合作专项、国家“863”计划重点项目、环境保护部公益性行业科研专项等各级纵向科技项目。
晏成林：苏州大学能源学院，院长，教授/博导，科技部中青年科技创新领军人才计划入选者，四青人才入选者，国家“优秀青年基金”获得者，江苏省先进锂电材料产业技术创新战略联盟理事长，江苏省可再生能源学会副理事长。2008年毕业于大连理工大学，获得博士学位。回国前任德国莱布尼茨固态研究所研究员、课题组长。晏成林教授是科技部“国家国际科技合作专项”评审专家、教育部青年“长江学者”涵评专家。主要从事锂离子电池与原位表征方面的研究工作，近年来的项目包括国家重点基础研究发展计划项目课题、国家自然科学基金项目和中德国际合作项目等。发表论文100多篇，主要发表在国际权威学术期刊如Nature Communications, Chem. Soc. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Angew.Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等杂志上，其中发表影响因子大于10的论文近60篇。荣获多项奖励和表彰，其中包括德国IFW-Dresden研究所杰出科研奖、德国洪堡学者、以加拿大魁北克省第一名的身份获得加拿大FQRNT奖、中国优秀百篇最具影响国际学术论文奖、中国建筑材料科学技术二等奖等。研究工作被Science、Science newsline、Science daily、Science seeker等多家媒体、刊物和网站作为亮点报道。担任多个国际学术期刊的编辑、编委或特邀编辑。
文章信息
Zhou Y, Shen X, Qian T, et al. A review on the rational design and fabrication of nanosized high- entropy materials. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-023-5419-2.
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