近日，薄板结构制造研究所彭林法教授团队联合香港城市大学杨勇教授通过创新性的材料设计策略，成功制备出具有优异抗断裂性能的高熵氧化物（HEO）多功能纳米膜。研究成果“2D fracture-resistant high-entropy-oxide scaffold enabled multifunctional nanomembrane”发表在Nature Communications上。博士生李传政为第一作者，彭林法教授、杨勇教授为通讯作者。
在柔性电子领域，超薄封装材料需兼具多种特性以满足实际应用需求。目前，金属氧化物薄膜虽被视为颇具潜力的候选材料，但其固有脆性极大地限制了其实用性，具体表现为在外力作用下易断裂，难以维持结构完整性与功能稳定性。因此，开发兼具高断裂韧性和良好环境稳定性的超薄封装材料，是柔性电子和材料科学领域亟待突破的难题。
研究人员通过聚合物表面屈曲剥离法（PSBEE）原位构建纳米氧化物支架，成功制备出独立支撑的高熵氧化物非晶纳米膜。该纳米膜展现出近90%的延展性以及超过300MJ/m3的断裂韧性，显著超越了传统的金属及金属氧化物薄膜，并优于许多先进的二维材料。这一优异的力学性能源于其独特的双相纳米结构,高熵氧化物支架与分解后的水凝胶链相互交织，形成了多层次的增韧机制，有效阻碍并偏转了裂纹的扩展路径。此外，双相纳米结构不仅增强了材料的力学性能，还赋予了其多功能特性，为柔性电子器件的超薄封装提供了新的解决方案。高熵氧化物纳米膜对多种基底均表现出强附着力，并具备优异的光学特性，可见光透射率高达83.2%。即便在高温高湿环境及约5%的弯曲应变条件下，该纳米膜仍能有效防止柔性铜电路的氧化，展现出卓越的环境稳定性与封装性能。这种材料设计的策略不仅推动了高熵氧化物薄膜在柔性电子领域的应用，也为其他高性能纳米薄膜材料的设计与开发提供了新思路。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-61446-1
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