曲马多氧化物

化学性质活泼、高熔点、高压、高质量单晶生长法宝！ 新一代高性能激光浮区法单晶炉-LFZ助您实现高饱和蒸汽压、高熔点材料及高热导率材料等常规浮区法单晶炉难以胜任的单晶生长工作。高精度光学浮区法单晶炉-IRF助您实现高温超导体、介电材料、磁性材料、热电材料、金属间化合物、半导体、激光晶体等材料的生长工作。高温高压光学浮区炉助您实现各种超导材料单晶，介电和磁性材料单晶，氧化物及金属间化合物单晶等材料的生长。四电弧高温单晶生长炉助您实现化学性质活跃但熔点高的金属间化合物，包括含有稀土元素（或者金属铀）的二元及四元金属间化合物、合金单晶等材料的生长。高质量单晶生长设备——单晶炉系列1. 高精度光学浮区法单晶炉在休斯勒型镍-锰基合金磁致冷材料领域的应用 休斯勒（Heusler）型的镍-锰基材料自从发现其巨磁热效应以来，在过去的几十年中已成为被广泛研究的热点新型磁致冷材料之一。研究发现，休斯勒型铁磁性材料镍-锰-锡在从高温至低温的变温过程中会发生高温相（铁磁奥氏体相）到低温相（顺磁马氏体相）的转变，且该转变受磁场调制。高对称性的奥氏体相经一结构相变成低对称性的马氏体相，会造成磁有序降低，磁熵增加，这一过程为吸热过程，亦即形成反磁热效应，这也是磁致冷的基本原理。而休斯勒型镍-锰-锡合金材料也因为其成本廉价、无毒、无污染、易于获取、磁热效应显著、相变温度可调等一系列的特点成为一种具应用潜力的室温磁致冷材料。 研究表明，休斯勒型镍-锰-锡合金的单晶材料具有更大的磁效应导致的应变或磁热效应，且具有强烈的各向异性特点，因此研究者希望其单晶或单向织构晶体具有更加优异的磁性能。目前，已有学者采用布里奇曼技术和Czochralski方法制备出了镍-锰-镓和镍-锰-铟材料的单晶材料，但镍-锰-锡合金由于在晶体生长过程中易形成氧化锰，因此其高质量的单晶样品制备具挑战性。上海大学的余金科等人克服了镍-锰-锡合金单晶生长中的氧化锰形成及挥发的难题，采用光学浮区技术成功合成了高质量的镍-锰-锡合金单晶样品。晶体生长过程及样品腔实物图片晶体实物及解理面图片 余金科等人所用的光学浮区法单晶炉为Quantum Design日本公司推出的新一代高精度光学浮区炉单晶炉，文献中报道的相关晶体生长工艺参数为：生长速度6 mm/小时；转速（正、反）15转/分钟，氩气压力7bar。 Quantum Design 日本公司推出的高温光学浮区法单晶炉，采用镀金双面镜、高反射曲面设计，高温度可达2100℃-2200℃，系统采用高效冷却节能设计（不需要额外冷却系统），稳定的电源输出保证了灯丝的恒定加热功率，这对于获得高质量单晶至关重要。浮区炉技术特色：■ 占地空间小，操作简单，易于上手，立支撑设计■ 镀金双面高效反射镜，加热效率更高■ 可实现高温度2150°C■ 稳定的电源■ 内置闭循环冷却系统，无需外部水冷装置■ 采用商业化标准卤素灯 参考信息来源：[1]. Optical Floating-Zone Crystal Growth of Heusler Ni-Mn-Sn Alloy. Yu, Jinke & Ren, Jian & Li, Hongwei & Zheng, Hongxing. (2015). TMS Annual Meeting. 2015. 49-54.[2]. Ni-Mn-Sn(Co)磁制冷薄带材料结构相变及磁性能表征，王戊 硕士论文，上海大学 2. 高精度光学浮区法单晶炉在磁电领域取得重要进展在人类漫长的历史发展长河中，“材料学”贯穿了其整个历程。从人类活动早期开始使用木制工具，到随后的石器、金石并用（此时的金属主要指铜器）、青铜、铁器等各个时代，再到后来的蒸汽、电气、原子、信息时代，每个发展阶段无不伴随着人类对材料的认识和利用。在诸多材料中，铁是人类早认识和使用到的材料之一，早在西周以前我国就已开始将铁用于生产生活中[1]；人们在长期的实践中也逐渐认识到相关材料的磁性并将其运用于实践中，司南就是具代表性的发明。这些在不少历史典籍中都有记载，比如：《鬼谷子谋篇十》记载：“故郑人取玉也，载司南之车，为其不惑也。夫度材量能揣情者，亦事之司南也”；《梦溪笔谈》提到：“方家以磁石磨针缝，则能指南”；《论衡》书曰：“司南之杓，投之于地，其柢指南”等等[2]。由此可见，人们对磁性材料的兴趣也算由来已久。 当时代来到21世纪，化学、物理、生物、医学、计算机等各个领域的技术都有了前所未有的突破，先进的生产力也将人类的文明推进智能工业化、信息化时代，随之而来的是人们对材料的更高要求。在诸多材料当中，多铁材料兼具铁磁、铁电特性，二者之间有着特的磁电耦合特性；与此同时，磁场作用下的电化和电场作用下的磁化等性质为未来功能材料探索和发展提供了更为宽广的选择和可能，在存储、传感器、自旋电子、微波器件、器件小型化等领域拥有巨大的潜在价值。2007年的《科学》杂志对未来的热点发展问题进行了报道，其中，多铁材料作为的物理类问题入选[3]。因此，研究并深刻理解磁电耦合和多铁材料背后的机理，有着非常重要的理论价值和实践意义。 近期，哈尔滨工业大学的W.Q.Liu等人对磁电材料Mn4Nb2O9单晶样品进行了深入的研究。研究表明：零磁场测试介电常数时，没有发现介电常数的反常，此时Mn4Nb2O9基态表现为顺电特性；而在磁场条件下，介电常数在Neel温度处发生突变的峰，且随着磁场的增加介电峰也增强，且峰位向低温端偏移，这意味着磁场有抑制反铁磁转变的趋势；高场（H≥4T）下的介电常数-温度依赖关系也跟H2正比关系，由此也表明Mn4Nb2O9是线性磁电材料。更多研究结果可参考文献[4]。以上图片引自文献[4].在该项研究工作中，作者合成Mn4Nb2O9单晶样品所用设备为Quantum Design Japan公司的高精度光学浮区法单晶炉，文章中所用单晶生长参数为：Ar气氛流速4 L/min,生长速度6 mm/h,转速25 rpm。参考信息来源：[1]. https://baijiahao.baidu.com/s?id=1713600818043231130&wfr=spider&for=pc[2]. https://baike.baidu.com/item/%E5%8F%B8%E5%8D%97/3671419?fr=aladdin[3]. https://www.science.org/doi/10.1126/science.318.5858.1848[4]. Wenqiang Liu, Long Li, Lei Tao, Ziyi Liu, Xianjie Wang, Yu Sui, Yang Wang, Evidence of linear magnetoelectric effect in Mn4Nb2O9 single crystal, Journal of Alloys and Compounds,Volume 886,2021,161272,ISSN 0925-8388, https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.161272.3. 高温高压光学浮区法单晶炉在外尔半金属材料领域应用案例 1929年，德国科学家外尔（Weyl）解出了无质量粒子的狄拉克方程，相应的无质量粒子被称为外尔费米子。然而直到2015年科研人员才在实验中观察到外尔费米子，被中国科学院物理研究所的研究人员报道，距离外尔费米子概念的提出，足足过去了近90年。2018年科研人员通过性原理计算预言RAlGe（R=Pr，Ce）体系有望成为新的磁性外尔半金属。目前人们对RAlGe（R=Pr，Ce）材料的物理性质研究还比较少，更进一步深入的实验研究需要大尺寸的单晶样品去支持。 H. Hodovanets等人曾用助熔剂方法生长CeAlGe单晶，但由于实验中需要用到SiO2容器，导致用该方法获取的单晶样品中会存在Si杂质，同时伴有CeAlSi相；另外，轻微的Al富集会导致形成不同的晶体结构。这些都大限制了拓扑外尔点的形成。因此，获取化学计量比的单晶样品对于研究材料的物理性质非常重要。Pascal Puphal等人近期的研究工作报道了其分别用助熔剂方法和高温高压浮区法两种晶体生长技术获得的RAlGe（R=Pr，Ce）单晶样品及研究成果。尽管作者为了避免Si的污染，采用了Al2O3坩埚，但终样品中Al的含量偏高问题依然存在，单晶样品表面成分：Ce1.0(2)Al1.3(5)Ge0.7(3)/ Pr1.0(1)Al1.2(2)Ge0.8(2)，剥离面成分为：Ce1.0(1)Al1.12(1)Ge0.88(1)/Pr1.0(1)Al1.14(1)Ge0.86(1)。而采用浮区法则生长出了近乎理想化学计量比（1：1：1）的单晶样品，成分分别为：Ce1.02(7)Al1.01(16)Ge0.97(9)和Pr1.08(24)Al0.97(7)Ge0.95(17)。 浮区法得到的晶体的劳厄图片 Pascal Puphal等人所采用的浮区法单晶炉为德国ScIDre公司的HKZ高温高压光学浮区炉，文献中提到的相关实验参数为：5 KW功率的氙灯，晶体生长速度为1 mm/小时，CeAlGe采用30 bar的Ar保护气氛，PrAlGe采用5 bar的Ar保护气氛。德国ScIDre公司推出的高温高压光学浮区法单晶炉高能够提供3000℃的生长温度，晶体生长腔大压力可达300 bar，甚至10-5 mbar的高真空。适用于生长各种超导材料单晶，介电和磁性材料单晶，氧化物及金属间化合物单晶等。ScIDre单晶炉技术特色：► 采用垂直式光路设计► 采用高照度短弧氙灯，多种功率规格可选► 熔区温度：高达3000℃► 熔区压力：10bar/50bar/100bar/150bar/300bar等多种规格可选► 氧气/氩气/氮气/空气/混合气等多种气路可选► 采用光栅控制技术，加热功率从0-100% 连续可调► 样品腔可实现低10-5 mbar真空环境► 丰富的可升选件 参考信息来源：[1]. http://www.iop.cas.cn/xwzx/kydt/201507/t20150720_4395729.html[2]. Single-crystal investigation of the proposed type-II Weyl semimetal CeAlGe, H. Hodovanets, C. J. Eckberg, P. Y. Zavalij, H. Kim, W.-C. Lin, M. Zic, D. J. Campbell, J. S. Higgins, and J. PaglionePhys.Rev. B 98, 245132 (2018).[3]. Bulk single-crystal growth of the theoretically predicted magnetic Weyl semimetals RAlGe (R = Pr, Ce), Pascal Puphal, Charles Mielke, Neeraj Kumar, Y. Soh, Tian Shang, Marisa Medarde,Jonathan S. White, and Ekaterina Pomjakushina, Phys. Rev. Materials 3, 0242044. 高温高压光学浮区法单晶炉在准一维伊辛自旋链材料领域应用进展 低维磁性材料具有非常丰富和奇特的物理性质,且与多铁性和高温超导电性等材料密切相关。对低维磁性材料的物理性质进行研究有助于探索相关奇异现象的根本机制,从而对寻求新的功能材料提供帮助。因此，近年来关于低维磁性材料的研究吸引了科学家们的广泛关注。近日，德国马普固体化学物理研究所的学者A. C. Komarek等人[1,2]在准一维伊辛自旋链材料CoGeO3中发现了非常明显的1/3磁化平台，并通过中子衍射手段详细探究了其微观自旋结构。研究表明，初的零场反铁磁自旋结构的变化，类似于反铁磁“畴壁边界”的形成，从而产生一种具有1/3整数传播矢量的调制磁结构。净磁矩出现在这些“畴壁”上，而所有反铁磁链排列的三分之二仍然可以保留。同时A. C. Komarek等人也提出了一个基于各向异性受挫方形晶格的微观模型来解释其实验结果。更为详细的报道可参考文献相关文献[1,2]。A. C. Komarek等人所用的CoGeO3单晶样品由高压光学浮区法单晶炉(型号：HKZ, 制造商：德国ScIDre公司)制备获得[2]，文章中报道的CoGeO3单晶生长参数为：Ar/O2混合气（比例98:2），压力80 bar，生长速度3.6 mm/hour。CoGeO3单晶实物图片 引自[2] 参考信息来源：[1]. Emergent 1/3 magnetization plateaus in pyroxeneCoGeO3, H. Guo, L. Zhao, M. Baenitz, X. Fabrèges, A. Gukasov, A. Melendez Sans, D. I. Khomskii, L. H. Tjeng, and A. C. Komarek, Phys. Rev. Research 3, L032037[2]. Single Crystal Growthand Physical Properties of Pyroxene CoGeO3，Zhao, L. Hu, Z. Guo, H. Geibel, C. Lin, H.-J. Chen, C.-T. Khomskii, D. Tjeng, L.H. Komarek, A.C. Crystals 2021, 11, 378.5. 高温高压光学浮区法单晶炉在锂离子电池领域新应用进展 锂离子电池由于具有能量密度高、寿命长、充电快、安全可靠、绿色环保等诸多优异性能，其与当今人民的日常生活已密不可分，在手机、电脑、电动车、电动汽车、航空航天等领域均有广泛的应用。 其中，Li2FeSiO4作为新一代锂离子电池阴材料，由于具有价格低廉、环境友好、安全性好等技术优势，因此在大型动力锂离子电池应用方面具有良好的前景。然而，Li2FeSiO4材料在不同温度具有不同的结构相（∼ 400 °C :Pmn21, , ∼ 700 °C ：P121/n1, and ∼ 900 °C :Pmnb），研究其不同结构的电化学性质对于进一步对其进行改性研究尤为重要。 Waldemar Hergetta等人[1]采用高压光学浮区法获得了高温相（Pmnb）Li2FeSiO4单晶，并研究了晶体生长工艺参数对杂相的影响，相关结果已发表在Journal ofCrystal Growth。作者所采用的高压光学浮区炉为德国ScIDre公司的HKZ高压光学浮区法单晶炉，文章报道的晶体生长参数为：生长速度10 mm/h，保护气氛Ar（30 bar）。温度梯度分布 引自[1]XRD图谱及晶体实物图片 引自[1]参考信息来源： [1]Waldemar Hergett, Christoph Neef, Hans-Peter Meyer, Rüdiger Klingeler, Challenges in the crystal growth of Li2FeSiO4, Journal of Crystal Growth, Volume 556,2021,125995,ISSN 0022-0248, https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2020.125995.

关注焦点： 　　●实施多指标综合管理措施 　　●制定相应的标准体系 　　●推动实施区域联防联控 　　●采取经济激励政策 　　●披露企业污染排放信息 　　 　　据估计，和上世纪80年代相比，我国机动车保有量增加24倍，机动车排放成为部分大中城市大气污染的主要来源。　CFP供图 　　氮氧化物是大气主要污染物之一，是光化学烟雾污染、城市灰霾天气、大气酸沉降等一系列环境问题的重要根源。由于氮氧化物可以在大气层中长距离输送，其引起的全球性或区域性污染问题也日益凸现。 　　发达国家较早采取了一系列政策措施防治氮氧化物污染，其中一些经验对我国“十二五”期间进行氮氧化物污染综合管理和控制有一定借鉴意义。 　　由于氮氧化物的控制涉及到多种二次污染物，因而既要考虑其本身的危害，又要考虑其二次污染物的危害。针对这一特点，欧美等发达国家采取了系统的防控措施，并取得了显著成效。 　　实施多指标综合管理措施 　　美国和欧盟的氮氧化物控制政策目标均是减少氮氧化物及其二次污染物的环境损害。因此，在控制氮氧化物污染时，不仅要求各类排放源达到相应的排放标准，还要求根据二次污染物的削减目标来制定区域氮氧化物的排放总量。 　　欧盟的酸雨政策从一开始便将酸沉降、富营养化和近地面臭氧问题纳入同一控制体系，采取一揽子控制政策。 　　多指标的污染控制政策可以有效避免多个单指标控制政策之间的冲突，并且更易于执行。 　　美国氮氧化物控制主要是以二次污染物臭氧和酸雨为最终控制目标，一方面通过州际合作解决近地面臭氧非达标区的二次污染问题，另一方面通过酸雨计划解决氮沉降问题。美国2005年颁布的《州际清洁大气法案》也考虑了多指标的大气污染控制政策，将臭氧和细颗粒物的污染控制纳入统一政策体系中。 　　制定相应的标准体系 　　美国和欧洲都制定了各类大型固定源以及机动车的氮氧化物排放标准。排放标准本身的制定就同时考虑了环境要求和相关控制技术的经济性、可行性、和费用有效性。 　　美国环保局以1990年《清洁大气法修正案》的第一卷“大气污染预防与控制”以及第四卷“酸沉降控制”为法律依据，通过执行酸雨中氮氧化物的削减计划来控制固定源氮氧化物污染。 　　酸雨计划分两个阶段在全国范围实施燃煤电厂的氮氧化物削减:第一阶段的削减对象为固态排渣墙式锅炉以及切向燃烧锅炉。第二阶段的削减对象为格状喷然器、旋风燃烧器、湿态排渣锅炉以及立式燃烧锅炉。 　　针对机动车排放源，美国和欧洲均出台分阶段的排放标准，通过逐步更新机动车排放控制技术削减氮氧化物的排放。 　　美国和欧洲均采用了包括二氧化氮、臭氧和细颗粒物的多指标体系制定环境空气质量标准来控制氮氧化物污染。欧盟及其成员国制定的二氧化氮标准均符合世界卫生组织的推荐标准。美国虽然对二氧化氮要求较为宽松，但严格控制二次污染物，对氮氧化物起到了协同控制作用。 　　推动实施区域联防联控 　　在解决氮氧化物及其二次污染物的长距离输送问题时，欧洲和美国都制定了区域污染控制政策，建立了地区间协调和合作机制，通过多地区间的协作达到减少氮氧化物区域污染的目的。 　　在欧洲，欧盟各成员国通过签署各类国际公约，提交国家削减计划等方式来达到控制氮氧化物区域污染的目标。 　　1979年，欧洲和北美各国签署了《长距离跨界大气污染公约》来解决酸雨和近地面臭氧等大气污染物跨界输送导致的问题 1988年，联合国欧洲经济委员会制定了这一公约下旨在控制氮氧化物排放和输送的《索菲亚协议》，规定到1994年止，氮氧化物排放量要冻结在1987年的水平，并且自1989年开始，10年间应削减氮氧化物30%的排放量。1999年，欧盟各成员国签署的《控制酸沉降、富营养化和臭氧协议》制定了各签署国到2010年的氮氧化物排放限制目标。 　　另外，欧盟于1997年通过了一项酸雨防治战略，旨在同时解决欧盟范围内的酸沉降、富营养化以及近地面臭氧问题。由于氮氧化物是这3类二次污染问题的前体物质，因此这一战略通过制定全欧盟排放总量目标来解决这些问题。2001年，欧盟委员会通过了《国家最高排放限值公约》，规定了包括氮氧化物在内的4种生态污染物到2010年的排放限值。 　　美国为解决氮氧化物长距离传输所引起的臭氧和细粒子污染问题，制定了区域污染控制策略，建立了地区间的有效协调和合作机制。 　　1994年，美国东部各州建立的臭氧输送委员会形成了谅解备忘录，实施区域性氮氧化物削减计划。第一阶段(1999~2002年)为氮氧化物配额管理方案，规定了氮氧化物的年排放总量和污染源排放配额，合作区域包括12个州和哥伦比亚特区。第二阶段(2003~2008年)为氮氧化物州际执行计划，制定了区域排放总量限值，并规定排污企业可以卖出或者存储多余排放配额，这一计划将合作区域扩大到22个州。 　　2009年开始，美国东部各州在《州际清洁空气法案》基础上执行氮氧化物的臭氧季节削减方案来控制夏季电力部门排放氮氧化物，合作区域增至28个州。 　　采取经济激励政策 　　近年来，发达国家将基于成本收益分析的经济激励政策引入氮氧化物的控制政策体系，成为基于法规政令的命令控制型政策的有益补充。 　　其中，美国最常用的是排污许可证交易制度，欧洲部分国家则借助于排污收费和排污税来控制企业的排污行为。 　　美国在臭氧输送委员会氮氧化物配额管理方案和氮氧化物州际执行计划中实施了氮氧化物配额交易，使得控制政策在实现了污染排放削减目标的同时，大大降低了减排成本。 　　据美国环保局估算，氮氧化物配额交易使臭氧输送委员会氮氧化物配额管理方案第二阶段的污染削减成本从高于13亿美元(2000年价格)降低到7亿美元水平。这一机制成功地降低了氮氧化物的排放量和近地面臭氧的环境浓度。 　　据美国环保局2007年的评估数据显示，在实施氮氧化物配额交易后，2006年目标排放源的氮氧化物排放量与2005年相比削减了7%，与1990年相比削减了74%。 　　西欧部分国家对氮氧化物征收税费，通常只是针对较大的排放源征收排污费，例如发电厂、供热厂等。 　　法国自1990年起即开始对大型燃烧源收取氮氧化物排污税，并将75%的收入用到减排投资和研发。缴税企业可依据减排技术类型申请补贴，标准减排技术补贴比例为增量成本的15%，先进减排技术为30%。这种税收收入分配机制调动了企业使用先进减排技术的积极性，使得1997年氮氧化物削减了13%。 　　1990年，瑞典开始对大型燃煤电厂收取氮氧化物排污费。收费政策实施后，瑞典1993年氮氧化物的排放总量比1990年削减了44%，提前实现了1995年减排35%的目标，取得了显著的减排效果。 　　2007年1月1日，挪威开始针对船舶、航空以及道路等移动源和部分工业固定源征收氮氧化物排污税，税收对象覆盖55%的氮氧化物排放源。排污税政策执行1年之后，氮氧化物排放总量削减了0.6%。 　　披露企业污染排放信息 　　企业作为削减氮氧化物的基本单元，其污染控制手段和实施情况直接影响到减排效果。发达国家将企业排放登记制度和企业污染源信息披露制度作为重要的辅助工具应用于污染物削减政策的制定和执行。 　　2009年10月8日，全球第一份具有法律约束效力的《污染物排放和转移登记议定书》在欧洲17个国家正式生效，并向所有联合国成员国或区域一体化组织开放。参加《议定书》的国家必须对其国内工业、农业、交通和商业等领域排放的包括氮氧化物在内的86种主要污染物污染源进行登记和通报，并将数据以网上公开登记册等方式向公众公开。 　　近年来，奥地利国际系统分析研究所、美国宇航局等科研机构公布了氮氧化物全球排放清单，为决策部门、科研单位和公众披露环境信息，便于有关部门实行监控氮氧化物变化趋势、制定更有效的控制措施。 我国可采取何种对策? 　　随着经济的持续快速发展和能源消耗量的增加，我国氮氧化物排放量也在增长。1980年的排放量约为476万吨，2008年增长到1625万吨。从排放源来看，第一次全国污染源普查的数据表明，我国97%的氮氧化物排放来自工业源和机动车尾气。其中电力热力的生产和供应是最主要的氮氧化物排放企业，排放量占到我国排放总量的40%。 　　随着我国机动车保有量从1990年的620万辆增长到2009年的1.86亿辆，机动车尾气在氮氧化物排放中的比例逐年上升，已由1995年的10.4%快速增长到2007年的31%。 　　针对这一情况，建议采取以下对策: 　　第一，实施多指标综合管理。就我国目前氮氧化物的污染状况而言，应该尽早形成覆盖二氧化氮、臭氧、细颗粒物以及酸沉降等多项控制指标的综合指标体系，实施氮氧化物的多目标管理，从一次污染物到二次污染物进行全生命周期控制。 　　第二，开展氮氧化物区域联防联控。存在严重氮氧化物污染问题的地区，有必要制定区域层面的氮氧化物污染联防联控政策，建立污染源协调和管理机制，从而有效地解决区域整体的环境污染问题。 　　第三，加强企业排污监管。结合氮氧化物总量控制目标加强企业监督，督促其严格执行排放标准。通过环境信息披露制度，在政府、企业与公众之间形成相辅相成的良性互动，达到更好的污染防治效果。 　　第四，推行经济激励。在我国氮氧化物的防控工作中引入市场化的经济政策，使命令控制方式和市场化机制互相补充。在实施氮氧化物排放总量控制时，配套实施相应的减排激励政策，鼓励多减排、早减排、尽快实施氮氧化物排污收税和排污削减量交易等措施。

高温红外辐射涂层作为高效节能新材料，通过热辐射方式提高传热效率，在火力发电、钢铁、电力、石油化工、冶金和焦化行业颇具应用前景。近年来，高熵材料尤其是高熵氧化物具有可调控的主元组分和独特的晶体结构，使其在功能材料研究与应用领域备受关注。然而，鲜有关于高熵材料在高温红外辐射方面的研究报道。中国科学院兰州化学物理研究所清洁能源化学与材料实验室低碳能源材料组高祥虎研究员团队在新型高温红外辐射材料的设计与制备方面开展了系统研究。针对传统尖晶石氧化物在短波长红外区域发射率低、热稳定性不佳的问题，研究提出了利用高熵概念进行材料性能优化设计。科研人员通过简便、低成本的固相合成反应，制备出(CuMnFeCr)3O4尖晶石型高熵氧化物红外辐射材料，重点研究了高熵多主元设计对材料红外辐射性能和高温热稳定性的影响。结果表明，多主元设计可有效提高0.78-2.5μm和2.5-16μm波段的红外发射率，且高熵效应利于长效的化学热稳定性。近日，该团队通过理论与实验相结合的方式，进一步阐明了高熵氧化物的微观结构、元素组分、电子分布与红外辐射性能的构效关系，揭示了高熵工程对材料红外辐射性能提升的内在机制。结果表明，高熵策略产生的轨道杂化可有效增强电子跃迁几率，通过变价金属元素引入大量氧空位，从而减小材料的带隙（图1）。同时，晶格畸变效应降低了晶格振动的对称性。因此，(MnCrFeCoCu)3O4高熵尖晶石氧化物具有优异的近黑体辐射能力。经1300°C退火热处理100h后，材料仍保持单相尖晶石结构，红外辐射衰减率仅为2.1%（图2）。此外，研究人员利用冷喷涂技术将高熵氧化物红外辐射材料沉积在不锈钢基底。该红外辐射涂层具有高的辐射热效率和显著的热稳定性，在0.78-16μm波段红外发射率可达0.943。这种新型高熵红外辐射材料在高温工业热辐射领域颇具应用潜力。相关研究成果以High-Entropy Engineering for Broadband Infrared Radiation为题，发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项（A类）-煤炭清洁燃烧与低碳利用专项、中国科学院洁净能源创新研究院-榆林学院联合基金、兰州化物所“十四五”规划重大突破项目等的支持。图1. 高熵氧化物红外辐射材料宽波段高发射率机理研究图2. 高熵氧化物红外辐射材料宽波段发射率及高温热稳定性评估图3. 高熵氧化物红外辐射材料辐射传热性能验证