近年來，高熵材料因其獨特的多元組分和高結構無序性，在高溫、高壓、強腐蝕等極端條件下的出色表現，吸引了科學界的廣泛關注。然而，如何創造出具有明確低維結構、保持單相穩定且具備卓越機械性能的高熵氧化物，一直是科研人員面臨的難題。
華南理工大學的前沿軟物質學院和電子顯微中心傳來好消息，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，成功研制出了一種具有納米帶形貌的一維高熵氧化物（1D-HEO）。這種材料不僅在極端環境下保持穩定，還擁有遠超常規材料的優異力學性能。
這項研究耗時近五年，期間涉及多個學科的交叉與融合，挑戰重重。其中，最棘手的難題在于如何準確解析這種成分復雜且形貌獨特的一維高熵氧化物的晶體結構。研究團隊為此引入了三維電子衍射技術，它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，還深入揭示了其擇優取向、生長面構型以及氧空位分布等關鍵微觀結構特征。研究還闡明了這種材料在不同溫度下的結構轉變特性，為理解其超高穩定性和相變機理提供了堅實的理論基礎。
這項研究成果在結構設計層面實現了低維高熵材料的精準合成，并借助三維電子衍射技術系統揭示了其微觀結構與穩定性機制。這不僅為高性能材料在極端環境下的應用奠定了堅實基礎，還推動了相關學科的發展。
這種新型一維高熵氧化物材料有望在未來航天防護、腐蝕環境器件以及高強韌功能膜層等領域發揮重要作用。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。
