近日，东华大学理学院梁拥成教授与功能材料研究中心张国军教授团队在高熵硼化物材料新奇物性领域取得新进展，成果以“超硬性与类金属电导率共存于原子尺度联锁的高熵十二硼化物复合材料”为题（Coexistence of superhardness and metal-like electrical conductivity in high-entropy dodecaboride composite with atomic-scale interlocks），发表于《纳米快报》（Nano Letters），东华大学理学院23届硕士生崔建与郑兴伟副教授为共同第一作者，理学院梁拥成教授、功能材料研究中心刘吉轩副研究员和中科院上海硅酸盐所鲍伟超副研究员为共同通讯作者。

高电导率是金属材料的标志特性，但金属键的电子具有巡游性，导致金属材料通常硬度较低。局域的共价键有利于提高硬度，但易于引起能隙，因此像金刚石等传统超硬材料都是绝缘体或宽带半导体。实际上，大多数提高硬度的方法都会增加电子散射，从而降低电导率。因此，设计并制备出超硬与高电导率共存的材料是一项挑战性课题。

该团队前期与南方科技大学、中科院上海硅酸盐所合作，基于五种稀土金属十二硼化物设计并制备出单相的高熵硼化物，利用在阳离子位置金属原子无序固溶提高硬度，保持高电导特性。为了进一步调控其性能，把铪引入这高熵硼化物中，由于高熵效应，铪原子在高温条件固溶于高熵十二硼化物；由于铪原子与稀土金属原子差异显著，立方的十二硼化铪在常温条件下分解为六角二硼化铪，两种结构竞争诱使原子尺度的联锁层形成，在进一步提高了硬度的同时，仍然具有高电导率特性，制备出超硬与类金属电导率共存于高熵硼化物复合材料。

图1：高熵硼化物复合材料硬度、电阻率及微观结构

 该研究获得国家自然科学基金重点与面上项目、上海市自然科学基金面上项目、中央高校基本科研业务费专项资金资助。

 文章链接：

 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c02506

 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S135964622200433X

撰写：李学元