进入21世纪,航空航天、核能等尖端领域对材料服役条件的要求日益苛刻,传统陶瓷材料在抗热震性、抗氧化性等方面的性能天花板逐渐显现。与传统陶瓷相比,高熵陶瓷具有抗辐照、耐磨、耐腐蚀、高硬度、低热导率等特点,在航空航天、核能设施、电子封装、先进传感器、高温热障涂层等领域具有广阔应用前景。
高熵陶瓷(HECs)是一类由五种或五种以上金属元素与一或两种非金属元素结合而成的单相无机固溶体材料。根据阴离子组成不同,高熵陶瓷可分为氧化物与非氧化物两大体系。
高熵氧化物陶瓷是最早发现的高熵陶瓷,根据晶体结构不同,高熵氧化物陶瓷又分为岩盐型、钙钛矿型、萤石型、尖晶石型等;高熵非氧化物陶瓷涵盖高熵碳化物陶瓷、高熵硼化物陶瓷、高熵氮化物陶瓷、高熵硅化物陶瓷、复相高熵陶瓷等。
高熵陶瓷制备方法多样,其中粉体高熵陶瓷制备方法包括溶胶–凝胶法、共沉淀法、机械合金化法、水热法等,块状高熵陶瓷制备方法包括放电等离子烧结法、微波烧结法、振荡压力烧结法、无压烧结法、高温自蔓延合成等,高熵陶瓷薄膜可采用气相沉积法制备。
近年来,我国高熵陶瓷相关专利申请呈现加速态势,相关专利多集中在多主元组分设计、制备工艺、涂层改性、应用等方向,包括安徽盈锐优材的“一种B位掺杂的NaNbO3高熵陶瓷材料及其制备方法”、火炬电子申请的“一种高熵陶瓷电容器及其用陶瓷介质材料、制备方法”,陕西欧西克电子的“一种高熵钙钛矿氧化物掺杂陶瓷及其制备方法”等。
根据新思界产业研究中心发布的《
2026-2031年中国高熵陶瓷(HECs)行业市场深度调研及发展前景预测报告 》显示,在产业化方面,我国高熵陶瓷相关企业包括慕瑞科技、博众精工、精尘科技、华创三同等。华创三同为乌镇实验室纳米颗粒材料气相合成研究团队产业化企业,核心产品为纳米晶高熵陶瓷材料;博众精工与华南理工大学在2025年共建了“高熵陶瓷新材料联合研究中心”,联合打通高熵陶瓷产业化道路。
2026年4月,博众精工控股子公司上海平波凯新材料在张家港保税区举行了高熵材料项目签约仪式,该项目投资5亿元,可年产1000吨高熵陶瓷材料、隔热瓦、气凝胶等制品,达产后预计年产值10亿元。新思界
行业分析人士表示,长期以来,高熵陶瓷多停留在实验室阶段,产业化进程缓慢,博众精工的百吨级产线项目的落地,标志着高熵陶瓷产业化进程迈出了实质性步伐。
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