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高熵陶瓷是近年来出现的一种新型陶瓷,该种陶瓷的出现丰富了陶瓷体系。20世纪90年代末中国台湾清华大学叶均蔚教授提出了高熵的概念,并将其定义为元素种类≥5,没有主导元素,并且所有元素的含量在5%-35%之间。高熵陶瓷粉体经过烧结可获得稳定的固溶相。
什么是高熵陶瓷:
在一个热力学系统中,熵是系统混乱程度的量度,体系混乱程度越高,熵越大。“高熵”的概念最初由高熵合金而来,高熵合金(High-Entropy Alloys, HEA)是指含有五种或五种以上金属元素的合金,每种元素的原子含量在5-35%之间,所以也称为多主元合金。与高熵合金类似,高熵陶瓷(High-Entropy Ceramics, HEC)一般是指由五种或五种以上金属元素和一种非金属元素组成的具有简单晶体结构(如体心立方BCC、面心立方FCC和密排六方HCP)的陶瓷材料。
高熵效应的特点:
(1)热力学的高熵效应。N种元素的合金系统最多可形成N+1相,然而高熵合金往往会形成单相的固溶体,而非分相或者形成各种金属间化合物。
(2)结构的晶格畸变效应。对于高熵合金来说,各个原子随机分布在晶体点阵中,不同的金属原子半径、化学键相差较大,每个原子周围的环境以及占位均不一样,这就使晶格内部具有比传统合金更大的晶格畸变和缺陷。
(3)动力学的迟滞扩散效应。高熵合金的内部经常观察到数十纳米尺度以下的析出物,这在传统合金中是不易出现的,表明高熵合金内部的扩散与相变速度是很缓慢的,并且其在高温下不易产生晶粒粗化、再结晶等结构变化。
(4)性能上的“鸡尾酒”效应。不同组元的基本特性以及它们之间的相互作用使高熵材料呈现出更为复杂的特性。通过调节各组元的相对含量,可以调节高熵材料的性能,如加入轻质元素可以降低密度,加入Al,Si可以提高抗氧化性能。
陶瓷也能透明?是的。传统的陶瓷材料都是不透明的,如我们家里用的瓷碗。但是光学陶瓷却像玻璃一样透明,又称为透明陶瓷。一般陶瓷不透明主要是因为其内部存在有杂质和气孔,前者能吸收光,后者令光产生散射,所以就不透明了。

透明陶瓷就是能透过光线的陶瓷,是先进陶瓷材料中十分独特的一个分支。就其化学组分、相结构和制备工艺以及发展而言,透明陶瓷是当前先进陶瓷领域中化学与相组成最为纯净、致密度最高、工艺要求严格,同时性能要求最苛刻的一类陶瓷材料。
因此如果选用高纯原料,并通过工艺手段排除气孔就可能获得透明陶瓷。早期就是采用这样的办法得到透明的氧化铝陶瓷,后来陆续研究出如烧结白刚玉、氧化镁、氧化铍、氧化钇等多种氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷,如砷化镓、硫化锌、硒化锌等。
透明陶瓷不仅有良好的透明性和光学特性,同时又保持结构陶瓷的高强度、耐腐蚀、耐高温、电绝缘好、热导率高及良好的介电性能,因此在新型照明技术、高温高压及腐蚀环境下的观测窗口、红外探测用窗、导弹用防护整流罩、军事用透明装甲等领域得到很多应用。

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