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高熵MXene，憑借其多元素的構成和獨特的物理化學性質，在能源存儲領域展現(xiàn)出廣闊的應用前景。然而，由于其前驅體高熵MAX相冗長的燒結時間以及燒結過程中可能存在的相分離現(xiàn)象，嚴重制約了其在實際應用中的進一步發(fā)展。

近日，北京理工大學陳娣教授、北京科技大學王榮明教授、和建剛教授、安徽師范大學方臻教授以及中國人民解放軍總醫(yī)院姜凱教授合作，基于放電等離子燒結技術，實現(xiàn)了高熵MAX相的在15分鐘內的快速合成。該工作根據(jù)M位不同的元素組合精準調控投料比，成功制備出一種新相(Ti_0.2V_0.2Cr_0.2Nb_0.2Mo_0.2)₄AlC₃以及三種已經被報道的MAX相（TiVNbMoAlC₃, TiVCrMoAlC₃以及(Ti_0.2V_0.2Cr_0.2Nb_0.2Ta_0.2)₄AlC₃），并基于理論計算闡明了在多組分體系中其相較于其他競爭相的熱力學優(yōu)勢。

同時，作者發(fā)現(xiàn)M位的原子的數(shù)量和種類將顯著影響MX層的堆垛方式。在本工作中，M位五種金屬高熵MAX相的MX層展現(xiàn)出ABAB的堆垛方式，而四金屬MAX相的堆垛序列則是ABCA。在經過A層的選擇性刻蝕后，它們相應MXene的MX層都變成了ABCA的堆垛。這種有趣的拓撲轉變的發(fā)現(xiàn)，不僅豐富了我們對高熵MAX相和高熵MXene多晶現(xiàn)象的認識，而且為這些材料的進一步研究和應用提供了新的視角。

當高熵MXenes用于鋰離子電池的負極材料時，展現(xiàn)出卓越的電化學性能。同時，該類材料在鈉離子電池負極材料的應用潛力也得到了實驗驗證。

在該工作中，陳娣教授團隊基于放電等離子體燒結實現(xiàn)了四種高熵MAX相在15分鐘內的超快合成，并且首次發(fā)現(xiàn)高熵MAX相的多晶現(xiàn)象。此外，研究團隊進一步利用這些高熵MAX相作為前驅體制備出高熵MXenes。這些高熵MXenes因其獨特的結構和性質，展現(xiàn)出作為鋰離子電池和鈉離子電池電極材料的巨大潛力。該工作不僅為高熵材料的合成提供了新的思路，也為能源存儲領域帶來了高性能材料的新選擇。