8月7日消息，由美国西北大学Chris Wolverton、Tao Deng和中国深圳先进技术研究院等多个机构组成的研究团队在arXiv发表综述文章，系统论述了将自主材料设计和优化技术应用于热化学燃料生产领域复杂氧化物开发的前景与路线图，为可持续燃料制造的材料研发提供了新范式。 两步热化学燃料生产（包括H2O和CO2分解）是实现可持续燃料制造的重要路线，其性能由氧化还原活性氧化物材料决定——这些材料需要经历循环还原-氧化反应。最大化热-燃料转换效率要求材料同时满足多个严格的热力学和动力学目标。为应对这些挑战，材料设计正日益转向复杂多阳离子氧化物，如混合阳离子萤石、钙钛矿和高熵氧化物，其中组成、缺陷化学、相稳定性和形态需要协同优化。 综述指出，这种多维度的材料优化问题难以通过传统试错法解决，而热化学燃料生产因此成为自主材料设计和优化的前沿领域。文章首先分析了氧化还原活性复杂氧化物开发的难点所在，包括多维相空间、苛刻操作条件和竞争性功能目标。随后讨论了如何将高通量计算、自动化合成、表征与测试以及机器学习集成到闭环工作流中。 团队将最新进展组织为复杂氧化物优化的能力路线图，涵盖组成多样化合成、工况表征、机器人测试、操作条件计算和多目标优化。文章最后指出了构建自改进材料开发平台的关键实验、计算和数据挑战，对推动热化学燃料生产技术从实验室走向工业化具有重要指导意义。 （来源：arXiv）