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简单的稳定解决方案催生了七种新型陶瓷材料
通过在合成过程中去除氧气，宾夕法尼亚州立大学材料科学家领导的团队创造了七种新的高熵氧化物：一类由五种或更多金属组成的陶瓷，具有在能源存储、电子和防护涂层方面的应用潜力。
来源:宾夕法尼亚州立大学“在我们当前的框架下，我们一步就稳定了所有可能的七种组合，”Almishal 说。 “虽然之前这被视为 HEO 领域的一个复杂问题，但最终解决方案很简单。通过仔细理解材料和陶瓷合成科学的基础知识，特别是热力学原理，我们找到了答案。”
稳定这些材料意味着“强制”锰和铁原子保持在 2+ 氧化态或岩盐结构，其中它们各自仅与两个氧原子结合，Almishal 解释道。如果研究人员试图在室温水平的氧气下合成这些材料，这些材料将无法稳定，因为锰和铁会继续聚集氧原子并转变为更高的氧化态。从管式炉中的气氛中除去氧气限制了材料可用的氧气，从而使材料能够稳定在所需的岩盐结构中。
“我们在合成这些材料时遵循的主要规则是氧在稳定此类陶瓷材料中所发挥的作用，”Almishal 说。
为了确保每种新材料中的锰和铁在目标氧化态下保持稳定，Almishal 与弗吉尼亚理工大学的研究人员合作。他们采用先进的成像技术来测量 X 射线如何被材料中的原子吸收。通过分析所得数据，研究人员可以确定特定元素的氧化态，并确认新材料中锰和铁的稳定性。
在下一阶段的研究中，研究人员表示他们将测试所有七种新材料的磁性。他们还旨在将其在合成过程中控制氧气的热力学框架应用于目前被认为不稳定且难以合成的其他材料类别。
纳西姆·阿莱姆 苏珊·辛诺特 陈龙庆 克里斯蒂娜·罗斯特 材料研究科学与工程中心 研究或回归。