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

然而，制備一種既具備明確低維結構、又能保持穩(wěn)定單相，同時擁有高機械性能的高熵氧化物，一直是科研人員面臨的難題。近日，華南理工大學前沿軟物質學院與電子顯微中心的黃哲昊教授，攜手伊利諾伊大學芝加哥分校的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、高壓及強酸強堿環(huán)境中能保持穩(wěn)定，還展現(xiàn)出了遠超常規(guī)材料的力學性能。這一研究成果于近日在《科學》雜志上發(fā)表，標志著在高性能材料制備領域取得了重大突破。

據(jù)透露，該研究歷經(jīng)近五年，跨越多個學科領域，其中最大的挑戰(zhàn)在于如何準確解析這種成分復雜、形態(tài)特殊的一維高熵氧化物的晶體結構。為此，研究團隊引入了三維電子衍射技術，這一技術在納米晶體結構解析中發(fā)揮了至關重要的作用。

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

該研究在結構設計層面也取得了開創(chuàng)性的進展，實現(xiàn)了低維高熵材料的精準合成。借助三維電子衍射技術，研究團隊系統(tǒng)揭示了這種材料的微觀結構與穩(wěn)定性機制，為高性能材料在極端環(huán)境下的應用奠定了堅實基礎。

這種一維高熵氧化物在航天防護、腐蝕環(huán)境器件以及高強韌功能膜層等領域具有廣闊的應用前景。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)定運行。

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