高熵陶瓷纳米晶具有高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应、鸡尾酒效应四大核心效应,晶格畸变效应能优化催化活性与稳定性,高熵效应可稳定单相结构,鸡尾酒效应可实现多组元功能协同,迟滞扩散效应能抑制纳米晶粒在高温下的异常粗化。
高熵陶瓷纳米晶(HEC NCs)又称纳米晶高熵陶瓷,是一种具有纳米级晶粒结构的新型陶瓷材料,由多种主量金属元素与阴离子(如O、S、Se、P等)组成。
高熵陶瓷纳米晶具有活性位点丰富、比强度超高、断裂韧性优异、多元素协同、局域结构可调等特点,还可实现高绝缘、高离子导电、宽频吸波等定制化设计,综合性能远优于传统陶瓷,在电化学储能、功能材料、航空航天、高端制造、精密光学、等领域具有广阔应用前景。
根据新思界产业研究中心发布的
《2026-2031年中国高熵陶瓷纳米晶(HEC NCs)行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,在航天航空领域,高熵陶瓷纳米晶可用作发动机热障涂层,提升装备高温服役可靠性;在电化学储能领域,高熵陶瓷纳米晶具有优异的离子电导率和化学稳定性,可用作固态电池电解质、锂/钠离子电池热防护隔膜等。
高熵硫化物(HES)具有硫阴离子亚晶格的内聚能较低、对不同阳离子兼容性强等特点,是理想的高熵材料体系,但高熵硫化物纳米晶制备难度大,传统合成路线存在能耗高、设备苛刻、晶粒尺寸难以控制等局限。兰州大学胡杨、席聘贤团队提出了扩散介导气相阳离子交换(DGCE)策略,以ZnS纳米晶为模板,实现了在温和温度(约413K)下高熵硫化物纳米晶的可控合成。
此外高熵陶瓷纳米晶研究单位还包括乌镇实验室纳米颗粒材料气相合成研究团队、中科院上海硅酸盐所、兰州化物所、中国科学技术大学等。乌镇实验室纳米颗粒材料气相合成研究团队自主研发的“纳米晶高熵陶瓷材料的高通量、低成本合成技术”项目在第51届日内瓦国际发明展中获得“评审团特别嘉许金奖”。
新思界
行业分析人士表示,目前我国纳米晶高熵陶瓷产业化迈入实质性阶段。桐乡华创三同科技发展有限公司为乌镇实验室研究成果产业化企业,2022年成立,目前华创三同已在洲泉镇两创中心落户,扩建近2000平米的量产场地,实现了纳米晶高熵陶瓷材料从“克级”到“吨级”的飞跃。基于其创新成果,华创三同吸引了多家知名资本的多轮数千万元融资。
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