中國粉體網(wǎng)訊  近日，華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院研究員褚衍輝團(tuán)隊(duì)通過多尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，成功制備出兼具超強(qiáng)力學(xué)強(qiáng)度和高隔熱的高熵多孔硼化物陶瓷材料。同時(shí)，該材料還展現(xiàn)出了2000℃高溫穩(wěn)定性。相關(guān)成果發(fā)表于《先進(jìn)材料》。

隨著新一代高超聲速飛行器飛行馬赫數(shù)的不斷提升，對隔熱材料的力學(xué)強(qiáng)度、熱導(dǎo)率和耐溫性提出了更嚴(yán)苛的要求，兼具優(yōu)異力學(xué)強(qiáng)度及隔熱屬性的多孔陶瓷材料一直是科學(xué)家的追求目標(biāo)。對于傳統(tǒng)的多孔陶瓷材料來講這兩種屬性在一定程度上相互制約，難以兼得。通過簡單降低多孔陶瓷的相對密度，可顯著提高材料的隔熱性能（≤1W/(m·K )），但這又往往導(dǎo)致材料力學(xué)強(qiáng)度的大幅下降（≤10 MPa）。同時(shí)，多孔陶瓷材料的耐溫普遍有限（≤1500 ℃），高溫服役過程中常面臨著體積收縮、力學(xué)性能衰減等問題，無法滿足日益嚴(yán)苛的服役需求。

在此背景下，華南理工大學(xué)褚衍輝團(tuán)隊(duì)針對這些問題提出通過多尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即通過利用超快速高溫合成構(gòu)造亞微米級超細(xì)孔、構(gòu)建顆粒間的強(qiáng)界面以及引入9元金屬陽離子嚴(yán)重晶格畸變，成功制備了兼具超強(qiáng)力學(xué)強(qiáng)度和高隔熱的高熵多孔硼化物陶瓷材料。

團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，所制備出的材料同時(shí)展現(xiàn)出優(yōu)異的高溫隔熱性能和熱穩(wěn)定性。該材料在50%氣孔率下，實(shí)現(xiàn)了337 MPa的壓縮強(qiáng)度以及0.76 (W·m^-1·K^-1)的熱導(dǎo)率。同時(shí)，該材料還展現(xiàn)出了2000℃高溫穩(wěn)定性，2000℃熱處理后收縮率僅為2.4%。2000℃原位高溫過程中出現(xiàn)塑性形變，伴隨著材料的逐漸致密化，最終力學(xué)強(qiáng)度達(dá)到了690MPa。相較于目前已報(bào)道的其他多孔陶瓷，該材料展現(xiàn)出了出色的高溫壓縮強(qiáng)度。

華南理工大學(xué)副教授莊磊表示，該高熵多孔陶瓷材料在航空航天、能源化工領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

來源：中國科學(xué)報(bào)、科學(xué)網(wǎng)、新華社

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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