引领未来材料科学：胡良兵教授的超快高温热冲击技术论文合集（一）

随着材料科学的飞速进展，超快高温热冲击技术成为了研究界的热门话题，特别是在探索高效能源转换和先进制造领域中显示出其无可比拟的潜力。胡良兵教授在这一领域的贡献尤为突出，其关于焦耳热冲击技术的论文合集不仅展示了这项技术的深远影响力，也为我们公司的高温热冲击材料制备装置提供了坚实的科学基础。本次，精选论文合集，旨在为广大读者揭示高温热冲击技术在材料制备中的应用前景，以及我们如何借助该技术推动产业发展和科技进步。

精选论文

01

Nature：

用于高效热化学合成的可编程加热和淬火

由于缺乏对反应温度和时间以及反应途径的时间控制，传统的近平衡条件下连续加热的热化学合成在提高合成速度、选择性、催化剂稳定性和能源效率方面面临着严峻的挑战。提出了一种新的非平衡连续合成技术，采用脉冲加热和淬火方法（PHQ），通过可编程电流快速在高温和低温之间切换，从而实现对反应路径的精确控制。

https://doi.org/10.1038/s41586-022-04568-6

02

Science：

高熵纳米颗粒：合成-结构-属性关系和数据驱动的发现

高熵纳米颗粒已成为近几年发展较热门的研究领域。由于其成分和组分浓度可调性，可对催化活性进行微调，并且高熵混合状态，多元素协同作用，可提供多种吸附位点，使高熵纳米颗粒在催化剂设计和探索方面受到了广泛关注。本篇综述通过合成、表征、催化应用、高通量筛选和数据驱动材料发现的多学科视角，讨论高熵纳米颗粒的重要进展，并揭示其未来在催化，能源和可持续性应用方面发展的关键需求。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn3103

03

Nature：用电热时空加热的方法解聚塑料

解聚是一种很有前途的策略，可将废塑料回收为单体成分，用于后续的再聚合。然而，许多商品塑料不能使用常规热化学方法选择性解聚，因为很难控制反应进程和途径。尽管催化剂可以提高选择性，但它们容易导致性能下降。作者采用快速加热脉冲的无催化剂，非平衡的热化学解聚方法，可以通过热解从商品塑料[聚丙烯(PP)和聚对苯二甲酸乙酯(PET)]中生成单体。这种电气化时空加热(STH)方法可能为全球塑料垃圾问题提供解决方案。

https://doi.org/10.1038/s41586-023-05845-8

04

Nano Energy：

高温脉冲合成超薄石墨烯包覆金属纳米粒子

一种简单且可扩展的合成超薄石墨烯涂层钴纳米粒子的策略，该策略是通过将电流脉冲施加到碳基基板并在50毫秒内产生高达1500 K的瞬态高温来实现的。诱导纳米颗粒生长和石墨烯涂层。石墨烯壳的厚度被有效控制在三个原子层以下，有利于电荷转移和电催化应用。

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105536

05

AFM：直接快速高温修复废旧石墨

回收废旧的石墨变得越来越重要，这有助于保护自然资源，减少浪费，并提供经济和环境效益。然而，目前的再生方法通常存在使用有害化学物质、高能耗和高时间消耗以及可扩展性差的问题。在此，我们报告了一个连续高温加热(≈2000 K)过程，以直接和快速地对含杂质的废旧石墨进行修复。

https://doi.org/10.1002/adfm.202302951

06

nature communications：

超高温熔融打印多主元素合金

多主元合金(MPEA)表现出优于单一元素主导的传统合金的协同性能。然而，金属3D打印制造MPEA结构材料时，多元素的快速熔化和均匀混合具有巨大的挑战性，因为很难同时在足够的热源中实现高温和均匀温度分布。本文报道了一种可实现多元素快速熔化和均匀混合的MPEA制备的超高温熔体打印方法。

https://www.nature.com/articles/s41467-022-34471-7

07

JACS：

通过高熵纳米合金的元素调控实现局部化学有序

高熵合金(HEAs)在结构材料、能量转换和催化等一系列应用中比传统合金具有更大的潜力。然而，HEA组成与其局部结构/元素构型之间的关系尚不清楚，特别是在贵金属基HEA纳米材料中，这阻碍了纳米HEAs在能量转换和催化应用中的设计和开发。本文使用热冲击方法合成对由RhPtPdFeCo和RuPtPdFeCo组成的HEAs模型进行了精确的原子级结构和元素排列，揭示了它们的局部特征。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c12048

08

ACS Nano：

微波加热可扩展合成高熵合金纳米粒子

高熵合金(HEA)是一种新兴的材料。就其合成而言，由于大多数金属元素在热力学平衡条件下不发生相溶，因此传统的湿式化学方法通常会导致元素相分离。实现均匀混合的五种元素通常需要使用极高的温度，其次是“冻结”这个非平衡状态的快速冷却速率>103 K/s。

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c05113

09

Nat. Energy：

Ta-TiOx自由基清除剂提高Fe-N-C催化剂的耐久性

对于质子交换膜(PEM)燃料电池来说，设计高活性和耐用的氧还原反应(ORR)电催化剂至关重要。过渡金属M、N共掺杂的碳(M-N-C)催化剂因其高活性而受到了广泛的研究，有望减少甚至取代Pt基催化剂的使用。

https://doi.org/10.1038/s41560-022-00988-w

10

Matter：极端混合制备纳米尺度过渡金属合金

合金中不同元素的性质对于调整材料性能和发现新材料是至关重要的。然而，由于不同元素强烈的不混溶性和易氧化，尤其是对于高活性的早期过渡金属，在纳米尺度上实现通用合金化仍然颇具挑战性。

https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.04.014

11

Science Advances：

通过一种无序-有序过渡转变合成多元素金属间化合物纳米颗粒

纳米尺度的多主元素金属间化合物(MPEI)可以提供广阔的、可调节的活性、高比表面积材料的组成空间，具有潜在的催化和磁学应用。然而，由于MPEI纳米粒子在退火过程中容易长大/团聚或相分离，因此制备MPEI纳米粒子具有挑战性。

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm4322

12

Adv. Funct. Mater.:

微波诱导碳热冲击，快速、通用的碳材料表面工程

碳材料具有导电率高、稳定性好、来源丰富、结构灵活等优点，在能量转换和储存方面发挥着重要作用。多功能的碳材料不仅可以作为功能载体，还可以作为这些系统中的活性物质单独工作。

https://doi.org/10.1002/adfm.202010968

13

Nano Letters：

金属间化合物纳米颗粒的快速原子有序化实现ORR

化学有序的金属间化合物纳米粒子在电催化等与能源相关的应用领域具有广阔的应用前景。然而，金属间化合物的合成通常需要长时间的退火（几个小时）才能获得有序结构，这会导致纳米颗粒团聚，降低性能，特别是在催化方面。

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c03714

14

Adv. Sci.：粉末金属的快速合成与烧结

粉末冶金是一种广泛使用的技术，用于从粉末制造金属部件。与传统的金属加工技术（如铸造）不同，粉末冶金不需要金属完全熔化，因此它特别适合制造高温材料。

https://doi.org/10.1002/advs.202004229

15

Adv. Funct. Mater.：

基于三维打印石墨烯的3000K探针

高温条件被普遍用于材料合成和制造。它不仅能提供高活化能来驱动反应，而且可以大大加速动力学过程以实现快速、可量产的制造。特别地，例如高熵合金纳米粒子、陶瓷和高品质碳纤维，需要在超高温(>2000 K)的极端条件下制造。

https://doi.org/10.1002/adfm.202102994

16

ACS Energy Lett.：

含挥发性填料的固体电解质的超快烧结

提高陶瓷固态电解质 (SSE) 的性能通常依赖于加入有效的填料。然而，填料的选择通常仅限于少数高度稳定的填料，因为常规方法长期烧结往往会导致挥发性组分的严重损失。传统方法烧结时间长，往往会导致挥发性成分的严重损失。本文报告了一种高挥发性烧结剂（也作为填料）的超快烧结策略。

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c01554

17

Adv. Mater.：

高温超快烧结：利用新的动力学区域制备多孔固体电解质支架

固态电池（SSB）比传统的基于液体或凝胶的电池具有更好的安全性和潜在更高的能量密度。在实践中，SSB的实施通常需要由陶瓷固体电解质（SSS）制成的3D多孔支架。

https://doi.org/10.1002/adma.202100726

助力文章发表

---焦耳高温热冲击材料制备装置

通过对胡良兵教授超快高温技术论文合集的深入研读，我们得以一窥未来材料科学的璀璨新篇章。这些研究不仅彰显了高温热冲击技术在催化剂设计、能源转换以及可持续发展等领域的广泛应用，更预示着这一技术将为未来的科研领域带来前所未有的变革。

为了满足广大科研工作者的需求，深圳中科精研科技有限公司倾力打造了一款革命性的材料制备设备——“焦耳高温热冲击材料制备装置”。这款装置采用了先进的高温热冲击技术，能够在毫秒间将样品升温至惊人的3000℃，实现了材料科学领域前所未有的速度突破。

焦耳高温热冲击材料制备装置

焦耳高温热冲击装置通过结合快速升温和高压技术，使该载体在极短时间（0-1S）内即可实现快速升温至达到超快热冲击效果。可以观察材料在极端变化、强烈热震条件下的结构、性质变化情况，也使得在极端变化条件下超快制备小分子纳米材料成为可能。

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深圳中科精研科技有限公司是一家专注于高温加热、快速冲击设备研发、生产、销售、安装的公司。我们致力于提供实验室（超）高温实验解决方案，以满足不同科研领域的需求。目前，我们的设备已广泛应用于能源催化材料、电池材料、石墨烯等二维材料、高熵合金及高熵化合物、陶瓷材料等材料的超快速高质量制备。

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