兰州化物所热防护高熵陶瓷研究获进展
目前我国使用的热防护涂层材料，基本上是依据国外的相关材料、标准等来设计的。而针对新型热防护材料各国都在开展研究，国外的相关材料也属于技术保密。
近日，中国科学院兰州化学物理研究所先进润滑与防护材料研发中心磨损与表面工程课题组，针对航空航天用高性能热防护陶瓷材料开展了系统研究工作。研究人员研究了A2B2O7型高熵陶瓷材料的高熵构型与其热物理性能之间的构效关系，分析了陶瓷材料质量无序度、离子尺寸无序度和电荷无序度等材料结构特征对其热导率、热膨胀系数和耐熔盐腐蚀性等的影响，揭示了高熵构型效应对材料热物理特性改善提升的内在机理。 相关成果发表于《化学工程期刊》（Chemical Engineering Journal）。
据科研人员介绍，高熵陶瓷组分具有可调空间大、氧空位浓度高等特性，在新型热防护涂层用陶瓷材料中有较强的竞争优势，其组元设计空间大，高温稳定性更好，防腐性能也很优异，这些得益于高熵的特殊效应。性能优异的高熵陶瓷可以像传统陶瓷一样，不仅可以做成陶瓷的整体器件，也可以采用不同工艺获得涂层。A2B2O7型高熵陶瓷可分别或同时在A位和B位两个位点进行高熵化组分调控，使其晶胞中存在严重晶格畸变，表现出较高的质量无序度、离子尺寸无序度和电荷无序度，这些特殊效应能够显著提升材料综合性能，使其展现出优异的耐熔盐腐蚀性能、高温相稳定性和机械性能等。
“高熵陶瓷，目前是陶瓷材料领域的研究热点，发达国家都在积极开展研究。”相关科研人员告诉《中国科学报》，未来可针对国家一些新型装备发动机，如航空发动机，航母（舰船）的燃气轮机等对高性能热防护涂层材料的需求开展更深入系统的研究。据了解，高熵陶瓷材料目前还属于前期研究，距离应用还很遥远。未来会针对国家相关领域的实际需求，继续开展研究，制备相关涂层材料用粉末，对涂层的综合使役性能开展更系统化研究。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141346
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