导语
面对高熵氧化物玻璃难以规模化制备的技术瓶颈，西南交通大学胡春峰教授团队在材料科学知名期刊 《Ceramics International》 （2025年影响因子 5.6，中科院 2区）上发表了突破性研究成果。团队开发了超快速高温合成技术，在仅9–15秒内成功制备出La-Y-Ti-Zr-Al-O体系块体高熵氧化物玻璃。该材料展现出优异的力学性能（硬度9.07 GPa，断裂韧性1.57 MPa·m^1/2）与独特的宽谱强吸收特性，为高性能高熵玻璃的快速制备与功能化应用开辟了新路径。
🔍 研究亮点
超快合成：9–15秒内完成块体高熵玻璃制备，合成效率较传统方法提升数个量级。
性能卓越：材料硬度达9.07 GPa，断裂韧性为1.57 MPa·m^1/2，力学性能优异。
光学创新：在还原气氛中形成缺陷结构，赋予材料黑色外观及紫外-可见-近红外宽谱强吸收能力。
机理明晰：通过中断淬火实验揭示了6–9秒为非晶化关键窗口，阐明了极端非平衡条件下的玻璃形成机制。
📊 图文解析
图1 合成过程与基本表征：UHS装置示意图显示，该技术通过碳基加热器提供还原气氛，升温速率高达647 °C/s，最高温度达2025°C。XRD图谱证实，9–15 s样品均呈现完全非晶态，成功实现了高熵玻璃的快速制备。
图2 相变与形貌演变：前驱体中的La₂O₂CO₃与La(OH)₃等杂质相随处理时间延长逐渐消失，在6–9 s的关键窗口内，样品从多孔、部分晶态转变为致密完全非晶态，完成了熔化-凝固-非晶化的关键过程。
图3 微观结构演化：背散射电子图像清晰展示了从孔隙与晶相共存到全非晶态的转变过程。密度与非晶分数变化印证了结构致密化与非晶化的协同演进。
图4 成分均匀性与致密性：EDS分析显示各元素分布均匀，CT三维重建证实样品总孔隙率仅约0.0011 vol.%，结构极为致密。
图5 缺陷结构与性能关联：XPS分析表明，还原性环境中形成了低价阳离子与氧空位缺陷（Ti³⁺含量达11.45%），这些缺陷导致了宽谱强吸收，并通过促进裂纹偏转与桥接机制，将断裂韧性提升至1.57 MPa·m^1/2。
⚙️ 技术支撑
本研究的成功实施依赖于以下核心技术与理论：
超快速高温合成系统：具备瞬时升温（647 °C/s）与快速冷却（377 °C/s）能力，是实现极端非平衡条件下玻璃形成的关键。
还原性气氛控制：碳基加热器提供还原环境，促使形成低价阳离子与氧空位缺陷，实现材料功能化。
多尺度表征平台：结合XRD、BSE、EDS、XPS、CT等多种表征手段，全面解析材料结构、成分与缺陷。
中断淬火技术：通过精确控制合成过程，揭示了非晶化的关键时间窗口与微观结构演变规律。
💎 总结与展望
本研究通过超快速高温合成技术，在9–15秒内成功制备出具有优异力学性能和独特宽谱吸收特性的块体高熵氧化物玻璃。该工作不仅确立了一种高效、可扩展的高熵玻璃合成路径，也展示了通过缺陷工程调控材料性能的巨大潜力。未来，这一技术有望推动高熵玻璃在航空航天、光电器件等高端领域的实际应用。
文献信息
作者：Yihan Liang, Hao Zhang, Lei Cao, Bo Wen, Yijiang Liu, Liang Xiao, Man Jiang, Qingguo Feng, Chunfeng Hu
Ultrafast high-temperature synthesis of bulk high-entropy oxide glasses
Ceramics International, 2025
DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2025.10.417
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