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境下仍能展現卓越性能，引發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、高壓及強酸強堿環境中能保持穩定，還展現出了遠超常規材料的力學性能。這一研究成果于近日在《科學》雜志上發表，標志著在高性能材料制備領域取得了重大突破。
據透露，該研究歷經近五年，跨越多個學科領域，其中最大的挑戰在于如何準確解析這種成分復雜、形態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。這一發現為理解高熵材料的超高穩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性的進展，實現了低維高熵材料的精準合成。借助三維電子衍射技術，研究團隊系統揭示了這種材料的微觀結構與穩定性機制，為高性能材料在極端環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境下持續穩定運行。
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，也為材料科學的發展注入了新的活力。
