科学网—西安交通大学苏磊/王红洁和苏州国家实验室周延春新综述：高熵陶瓷—从范式形成到有序发展-清华大学出版社学术期刊的博文
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2026-5-25 10:22
| 个人分类: JAC | 系统分类: 论文交流
原文出自 Journal of Advanced Ceramics ( 先进陶瓷 ) 期刊
Cite this article:
Su L, Wang H, Zhou Y. High-entropy ceramics: From paradigm formation to ordered development. Journal of Advanced Ceramics , 2026, https://doi.org/10.26599/JAC.2026.9221301
文章 DOI ： 10.26599/JAC.2026.9221301
ResearchGate ： High-entropy ceramics: From paradigm formation to ordered development
一、 导读
高熵陶瓷自诞生以来，经历了从 “ 等摩尔五元固溶体 ” 到非等摩尔、中熵、多阴离子、多相复合的爆炸式扩张，但随之而来的是 “ 大混沌 ”—— 缺乏统一的筛选原则、性能机制模糊、数据可比性差。本文回顾了过去十年的研究，指出了熵与焓并非简单的竞争关系，而是需要在不同尺度上协同发挥作用。总结了面向超高温抗氧化、热障涂层、核废料固化、储能电介质及催化等应用场景的理性设计范式，梳理了基于热力学计算、先进表征、机器学习与多尺度模拟的定量化研究路径，强调高熵陶瓷应当从 “ 追求最大熵 ” 转向 “ 工程化调控 ‘ 恰到好处 ’ 的无序 ” ，实现从 “ 发现新材料 ” 到 “ 有序开发 ” 的跨越。
二、 研究背景
高熵陶瓷（含五元或以上等摩尔 / 近等摩尔主元）因其巨大的成分空间和独特的 “ 四大核心效应 ” （高熵、晶格畸变、缓慢扩散、鸡尾酒效应），在超高温结构材料、热障涂层、核材料、储能电介质和催化等领域展现出传统陶瓷无法比拟的潜力。然而，随着成分从等摩尔扩展到非等摩尔、中熵、多阴离子乃至多相复合，一个根本性困境日益凸显：缺乏预测性设计准则，大量研究仍依赖试错法。同时， “ 高熵效应 ” 、 “ 晶格畸变 ” 等概念常被泛化，导致性能解释模糊、数据分散，熵与焓的真实作用以及它们之间的平衡关系远未澄清。如何从 “ 混沌 ” 走向 “ 有序 ” ，是该领域面临的核心挑战。
三、文章亮点
系统阐释熵与焓的竞争 - 协同双重关系：指出高温下熵可克服不利焓实现单相稳定，但室温稳定性和实际结构中焓驱动的短程有序同样重要，性能最优有时出现在 “ 中熵 ” 或 “ 非等摩尔 ” 设计中。
总结了面向应用的四大设计范式：针对超高温抗氧化（原位构建复杂氧化层）、热障 / 隔热（多尺度声子散射）、核辐射耐受（抑制缺陷迁移与氦泡粗化）、电介质储能（极性纳米微区与击穿场强提升）分别给出了设计原则。
梳理了 “ 热力学计算 – 先进表征 – 机器学习 ” 三位一体的定量框架：利用 DFT 、 CALPHAD 、 PDF 分析、原子分辨 STEM 及机器学习，实现了从经验规则到数据驱动预测的跃升，为高熵陶瓷的成分筛选与性能优化提供可操作的工具箱。
讨论了争议与瓶颈：分析了 “ 高熵 ” 与 “ 熵稳定 ” 的区别、中熵在某些情况下优于高熵的现象、单相与多相设计的权衡，以及粉末合成、致密化、制造和极端服役环境表征等工程化难题，并提出了近 - 中 - 远期发展路线图。
四、作者及研究团队简介
苏磊 ，西安交通大学特聘研究员，博士生导师，《先进陶瓷（英文）》期刊编委，从事硅基及高熵陶瓷气凝胶的设计制备及力热行为研究。
王红洁 ，西安交通大学教授，博士生导师，长期从事先进结构陶瓷的设计、制备及性能研究。
周延春 ，苏州国家实验室研究员，《先进陶瓷（英文）》期刊主编，长期从事高温陶瓷及复合材料的多层次结构设计、制备与性能研究。
《先进陶瓷（英文）》（ Journal of Advanced Ceramics ） 期刊简介
《先进陶瓷（英文）》于 2012 年创刊， 清华大学 主办， 清华大学出版社 出版， 清华大学新型陶瓷材料全国重点实验室 提供学术支持，创刊主编为中国工程院院士、清华大学李龙土教授，主编为中国科学院院士、清华大学林元华教授、苏州国家实验室周延春教授、广东工业大学林华泰教授和哈尔滨工业大学张幸红教授。该刊主要发表先进陶瓷领域的高质量原创性研究和综述类学术论文，涉及先进陶瓷的制备、结构表征、性能评价的各个细节，尤其侧重新材料研制和先进陶瓷基础科学研究等重要方面，致力于在世界先进陶瓷领域搭建学术交流平台，引领和促进先进陶瓷学科的发展。已被 SCIE 、 Ei Compendex 、 Scopus 、 DOAJ 、 CSCD 等数据库收录。现为月刊， 2025 年发文量为 202 篇； 2025 年 6 月发布的影响因子为 16.6 ，连续 5 年位列 Web of Science 核心合集 “ 材料科学，陶瓷 ” 学科 34 种同类期刊第 1 名； 2024 年 11 月入选 “ 中国科技期刊卓越行动计划二期 ” 英文领军期刊项目； 2025 年入选中国科学院文献情报中心期刊分区表材料科学 1 区 Top 期刊。 2023 年起，本刊结束与国际出版商的合作，改由清华大学出版社自主研发、拥有自主知识产权的科技期刊国际化数字出版平台 SciOpen 独家发布，标志着该刊结束多年来 “ 借船出海 ” 的办刊模式，回归本土独立运营，也是我国优质英文期刊中最早回归国产平台的期刊之一。
期刊主页： https://www.sciopen.com/journal/2226-4108
投稿地址： https://mc03.manuscriptcentral.com/jacer
期刊 ResearchGate 主页： https://www.researchgate.net/journal/Journal-of-Advanced-Ceramics-2227-8508
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