日前，宾夕法尼亚州立大学研究人员通过缺氧条件下合成，创新开发出多种新型高熵氧化物陶瓷（HEOs）材料。在过程中，该团队利用机器学习确认潜力成分组合，先进成像技术确认这些材料稳定性，从而创建出一套灵活的材料开发体系。该成果在Nature Communications发布，论文地址：DOI: 10.1038/s41467-025-63567-z

新合成的七种高熵氧化物陶瓷（HEOs）中的三个（图片来源：Penn State）

传统氧化物陶瓷（如氧化铝、氧化锆）结构相对固定简单，由金属和氧有序搭建其相应的晶体结构。高熵氧化物（HEOs）陶瓷则由五种或更多不同的金属元素与氧框架随机、无序地结合，这种极致的混乱（化学无序）本身反而变成了一种新的稳定方式，这也打破了传统的陶瓷认知。近年来有很科研团队都致力于开发超乎寻常性能（如超强硬度、极端环境稳定性、奇特电磁性）的新陶瓷，然而HEO陶瓷的稳定性和单相多组分机制仍有待深入研究。

“锰和铁是两种相对容易转换价态的金属，在2+和3+状态下都能保持尺寸兼容性”，因此研发团队在这两种金属元素基础上，开发了镁、钴、镍、锰和铁组合，并以此为模版，利用新开发的机器学习（人工智能的子类型）筛选数千种材料成分的能力，发现了六种其他形成HEO的组合。“合成的关键是在管式炉的气氛中去除氧气，迫使锰和铁原子保持在2+氧化态”，在下一阶段的研究中，研究人员表示，他们将测试这七种新材料的磁性。他们还计划将用于控制合成过程中氧的热力学框架应用于当前被认为不稳定的其他材料类别，这些材料的合成具有挑战性。

编译整理 YUXI