中国清华大学材料系讲座教授叶均蔚开创全新金属调合学，研发出无火花无毒的高熵合金安全工具，被誉为「高熵合金之父」，日前他也登上美国斯坦福大学团队公布的「全球前2％顶尖科学家」榜单，在单年度科学影响力排行榜中名列地区第1；全球材料领域荣登第2名，在华人材料领域中排名第1。

　　清华大学指出，叶均蔚打破以往学界所认知合金所含金属元素越多、比率越高越易脆裂的迷思，率先提出高熵合金理论。他混合5种或5种以上等量或比例接近的元素，创造出更强、更韧、更轻，且耐高温、抗腐蚀、延展性更高的新型合金，开创全新的高熵材料研究领域。

　　美国斯坦福大学团队自2019年起，使用全球最大的论文引用数据库Scopus，依据总引用次数、综合评估质与量的H指数、单独或第一作者等6项关键指标，来分析全球约960万名科学家的研究表现，发表「全球前2％顶尖科学家」榜单，其中包括「终身」及「年度」2项科学影响力排名。

　　斯坦福大学团队于2023年底公布的「年度科学影响力排行榜」中，统计全球科学家在前1年，即2022年的年度科学影响力，叶均蔚在全球所有领域的科学家中排名第152名，并荣登全台第1，值得一提的是，叶均蔚在2022年度全球材料领域的科学影响力排名第2。

　　叶均蔚表示，他历年来发表论文的篇数294篇，总引用次数近4万4000次，都不算是最多的。他的研究团队包括林树均及陈瑞凯两位教授在内，只有20多人，且以硕士生为主，可说是「小本经营」。

　　叶均蔚学士、硕士、博士学业都在清大完成，一辈子没有留过洋，是道地中国土产博士，早在1995年时就有了高熵合金的构想及探索，但这个颠覆传统材料配方思维的想法却不被接受，但他仍坚持不懈，一步步实验、验证，建立起高熵合金的理论架构。

　　2004年叶均蔚一口气发表了5篇震撼国际的重磅论文，命名「高熵合金」(High-entropy alloys)，论述高熵合金原理，并提出4项核心效应，带动了高熵及中熵材料研究，自此开创全新的材料研究及应用领域。

　　自叶均蔚开创高熵合金及高熵材料一方之学，带动了全球许多新材料的开发和研究，每年相关论文数呈指数性成长，累计论文数超过1万5千篇；开发出的新材料具有力学、物理、化学及功能上的优越特性，已应用于民生、智慧机械、生医、国防及太空科技等领域。

　　叶均蔚被国际誉为「高熵合金之父」，荣获2021年地区行政院杰出科技贡献奖。顶尖国际期刊《自然（Nature）》更在2016年特别越洋专访叶均蔚，报导他独创的「金属调合学」，肯定了地区为高熵合金发源地的研发成果。

　　「我所有的研究都是从清华校园、从中国的这块土地做起来的，」叶均蔚认为，只要有想法、能坚持，以中国的资源也能做出令全世界刮目相看的顶尖研究。清华大学图书馆现正展出「乱度中的哲学-高熵合金之父叶均蔚」特展，也特别制作了一面金属元素周期表墙。

　　2023年8月28日，工业和信息化部及国务院国资委联合发布关于《前沿材料产业化重点发展指导目录（第一批）》的通知，高熵合金作为第一批重点材料入选目录。

　　作为2004年才被首次提出的新材料概念，高熵合金由于其独特的设计理念迅速成为金属新材料的行业热点，也被普遍认为是未来金属材料发展的重要趋势。

　　高熵合金具备独特的结构特点，包括热力学上的高熵效应、结构上的全域晶格畸变效应、动力学上的迟滞扩散效应和化学长程无序、局部短程有序等，使得高熵合金材料在性能强化、结构功能一体化方面展现出独特优势。

　　高熵合金优异的性能决定了其广阔的应用空间，其潜在的应用领域包括：含能结构材料、耐磨涂层、高频交流材料、核结构材料、光传输材料、生物医用材料、储氢材料、船舶与海洋工程材料、热电材料、超导材料和电磁材料等，应用前景十分广阔。

　　在人类社会发展史上，金属材料的发现和使用极大地提高了社会生产力，具有里程碑的意义。长期以来，传统金属材料如钢铁、铝合金、铜合金、钛合金以及镁合金等在制备时多是以一种或两种金属元素为主，通过添加少量合金元素来调节其微观组织结构，以满足特定的性能需求。然而，这种合金设计策略始终将合金材料的成分设计空间局限在多元相图的角落位置，限制了元素组合的总数，禁锢了新型合金材料的开发。随着科技水平的快速发展以及国民经济建设对高性能合金材料的迫切需求，传统单一主元的合金材料逐渐不能满足人们与日俱增的使役需求，亟需一种全新的合金化策略，打破传统策略的桎梏。为了解决上述问题，高熵合金（或多主元合金）的概念于2004年被提出。相关研究发现，多种元素按近/等原子比例混合后得到的合金并未形成复杂的金属间化合物，而是形成了简单的固溶体结构。高熵合金的出现打破了传统合金以混合焓为主的设计理念，为新材料的研发打开了一个广阔的成分设计空间。目前，高熵合金的研究范围包括材料设计、组织调控、加工制备、微观结构表征、力学性能、功能性能（如磁性、耐辐照性能、催化性能、热电性能等）、塑性变形理论、计算机仿真模拟等。

　　高熵合金因其性的设计理念以及特殊的物理、化学和力学性能，受到了全球性的研究与关注。目前，主要发达国家和地区（包括美国、欧洲、加拿大、澳大利亚、日本等）以及我国都在此领域积极开展相关研究工作和应用探索。2020年，我国非晶及高熵合金相关领域的资助项目约有1757项。近年来，高熵合金已在Science、Nature、Advanced Materials等国际权威学术期刊发表数十篇研究性论文或综述，展现出巨大的理论研究价值和工业化应用前景。尽管高熵合金有望在多个国家重大工程领域得到应用，但是目前国内外针对高熵合金的研究主要聚焦于理论性的学术研究方面，在装备领域的工业化应用方面尚处于起步阶段。因成本过高，目前我国暂无工业化应用的高熵合金牌号。如何根据市场需求，开发低成本的高熵合金产品是该领域未来工业化应用的关键所在。此外，高熵合金领域尚有诸多理论性问题亟待解决，如高熵合金具有元素种类多的特点，大型高熵合金铸锭始终存在成分易偏析等问题难以解决。目前，以AlCoCrFeNi2.1为代表的共晶高熵合金得益于其优异的铸造成型性能、力学性能和耐蚀性，是最具规模化工业应用前景的一类高熵合金。有别于我国较为缓慢的高熵合金工业化推广进程，欧洲正在积极快速地推广共晶高熵合金作为双相不锈钢的替代品，相关产品已处于中试阶段。

　　高熵合金可在国防、航空、航天等多个关键领域得到应用，目前我国大多数高熵合金材料的研究仍停留在实验室阶段，工业化推广进程极为缓慢。当前，国际形势错综变化，开发并推广具有自主知识产权的高熵合金新材料具有重大战略意义。为此在介绍高熵合金材料特征和内涵的基础上，剖析先进高熵合金的工业应用前景，厘清国内外高熵合金的发展现状，指出我国高熵合金领域存在的差距和不足，并给出相应的发展对策，以期推动相关产业的升级和发展。

　　高熵合金最初的定义为：至少包括5种主要元素，每种元素含量在5%~35%之间，若含有次要元素，则次要元素含量小于5%的合金。随着对高熵合金研究的不断深入，人们逐渐发现上述定义不能准确地涵盖高熵合金的全部特点。例如，假设一种等原子比的高熵合金由25种元素组成，虽然其混合熵高达3.2 R，但是由于其每种主要元素的含量仅为4%，并不满足高熵合金最初的定义。因此，将高熵合金的定义进行了修正，即以熔融状态下或高温完全互溶状态时的混合熵为标准，只有当混合熵达到1.5 R时，才有可能形成稳定固溶体相。至此，以混合熵作为界定高熵合金的标准，并规定：当合金的混合熵大于1.5 R时，将其称为高熵合金；当合金的混合熵介于1~1.5 R时，则称为中熵合金；当合金的混合熵低于1 R，则称为低熵合金。

　　高熵合金从报道至今仅仅经历10多年，尽管目前对于“高熵合金”的定义仍存在一系列争议问题，但并不影响高熵合金因其优异性能及其广阔的成分空间所带来的科学和应用潜力。从这个意义上来说，高熵合金实际上是一种全新的合金设计思想。因此文章认为，高熵合金的定义可拓展为：由多种主要元素构成的合金体系。根据这一定义标准，目前已经存在大量的高熵合金体系。在高熵合金中已使用的元素高达37个，接近元素周期表中72种候选元素的1/2（惰性气体、卤族元素和放射性元素除外）。

　　高熵合金作为一种多主元合金材料，其在微结构和性能等方面具有诸多独有特征和优势。高熵合金在热力学上具有“高熵效应”，可以促进高熵固溶体的形成；在动力学上具有“迟滞扩散效应”，扩散系数明显低于传统合金；在微观结构方面具有“晶格畸变效应”，可以引起固溶强化提高强度；在性能方面具有“鸡尾酒效应”，有利于优化合金的各项性能。此外，最近几年对高熵合金的化学短程有序结构、超高间隙原子固溶度等也有新的学术发现。

　　在力学性能方面，高熵合金不仅在室温下具有优异的强度‒塑韧性组合，在超低温、超高温极端环境中也可以展现出优异的性能。例如，在低温及超低温环境，CrMnFeCoNi高熵合金具有极高的低温韧性、塑性和强度；与传统高温合金相比，CrMoNbV高熵合金在1273 K高温中表现出优异的高屈服强度和抗热软化性能，远超传统镍基高温合金。

　　高熵合金在弹性、高温阻尼性能、软磁性、耐辐照、耐腐蚀、耐磨性等性能方面也具有显著优势，具有作为先进结构‒功能一体化材料的开发潜力。例如，Co25Ni25(HfTiZr)50高熵合金表现出非凡的Elinvar特性，可以随温度变化保持接近恒定的弹性模量，优于迄今为止报道的传统弹性合金。(Ta0.5Nb0.5HfZrTi)98O2高温高阻尼合金可以在更高温（约747 K）和更宽温度范围（1.0 Hz，约53 K）内使用，高温阻尼性能优于现有的传统阻尼合金（包括铜、镁和铁基阻尼合金）。Fe32Co28Ni28Ta5Al7高熵合金不仅具有优异的力学性能，还表现出极低的矫顽力（低于1 Oe）以及中等饱和磁化强度（100 A·m2·kg-1），是一种高强度‒高塑性的软磁材料。除结构材料外，高熵合金也可开发为性能优异的功能材料，包括电催化剂、光催化剂、热电材料等。

　　高熵合金目前存在两种分类方式。一类是按照其主要元素在周期表中的位置，分为3d过渡族高熵合金、难熔高熵合金、稀土高熵合金、贵金属高熵合金、非金属元素掺杂高熵合金等；一类是按照高熵合金的特点和用。