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武漢大學(xué)為第一署名單位。武漢大學(xué)付磊團(tuán)隊(duì)的博士研究生曹光輝、梁晶晶、楊柯娜以及南方科技大學(xué)郭增龍為共同第一作者。武漢大學(xué)教授付磊、曾夢琪、郭宇錚和南方科技大學(xué)副教授林君浩為共同通訊作者。武漢大學(xué)碩士研究生汪匯流，博士研究生萬旭昊、李澤源、張奕樂、劉峻麟、鄭臻穎、魯才，本科生何廣智、熊擇優(yōu)，陳勝利教授、劉澤教授為共同作者。

高熵合金是一種由五種或五種以上主元金屬組成的新型合金，在極端條件下結(jié)構(gòu)力學(xué)、能源轉(zhuǎn)換與存儲、醫(yī)療器械等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。實(shí)現(xiàn)高熵合金的原子級精準(zhǔn)制造是其應(yīng)用的基礎(chǔ)。不同元素的物理化學(xué)性質(zhì)差異會限制元素間的均勻混溶，不僅理想的高熵態(tài)難以獲得，元素的選擇也備受限制。根據(jù)吉布斯函數(shù)，高熵合金的合成通常依賴苛刻的高溫反應(yīng)條件（增大熵因子的貢獻(xiàn)）來克服原子間不混溶性，并通過淬火等方式保持高熵態(tài)。在溫和條件下實(shí)現(xiàn)高熵合金的多組元原子混溶有利于其可規(guī)模化、可定制化的精準(zhǔn)制造，而這個(gè)目標(biāo)極具挑戰(zhàn)。

付磊團(tuán)隊(duì)獨(dú)辟蹊徑，以“混合焓”為切入點(diǎn)，降低反應(yīng)吉布斯自由能變，采用兼具負(fù)混合焓特性和流動性的液態(tài)金屬，實(shí)現(xiàn)了溫和條件下各類高熵合金體系的原子制造。液態(tài)金屬（如鎵）與大多數(shù)金屬間親和性好，混合焓為負(fù)值；且流動性良好，可加速傳質(zhì)，促進(jìn)元素的均勻分散和合金化反應(yīng)的進(jìn)行。由此，在液態(tài)金屬反應(yīng)體系中，可在溫和條件下實(shí)現(xiàn)高熵合金的多組元原子混溶，極大拓展了高熵合金的組分選擇空間，有望促進(jìn)其在更多關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用。

液態(tài)金屬高熵合金原子制造示意圖

研究工作得到了多方支持：武漢大學(xué)電氣與自動化學(xué)院郭宇錚團(tuán)隊(duì)提供了分子動力學(xué)模擬支持；南方科技大學(xué)的林君浩團(tuán)隊(duì)利用球差校正高分辨透射電子顯微鏡對樣品進(jìn)行了表征。武漢大學(xué)陳勝利教授、劉澤教授，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)白一甲副教授和松山湖材料實(shí)驗(yàn)室馮燕朋副研究員等合作者在研究過程提供了支持。研究工作還得到了武漢大學(xué)公共測試平臺以及上海同步輻射光源的支持。

付磊教授科研團(tuán)隊(duì)

付磊教授指導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)

付磊團(tuán)隊(duì)長期致力于物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域原子制造的研究（leifu.whu.edu.cn），發(fā)展了液態(tài)金屬反應(yīng)體系，實(shí)現(xiàn)了多類材料的原子制造。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06082-9