中國粉體網訊 近日，華南理工大學材料科學與工程學院研究員褚衍輝團隊通過多尺度結構設計，成功制備出兼具超強力學強度和高隔熱的高熵多孔硼化物陶瓷材料。同時，該材料還展現出了2000℃高溫穩定性。相關成果發表于《先進材料》。
隨著新一代高超聲速飛行器飛行馬赫數的不斷提升，對隔熱材料的力學強度、熱導率和耐溫性提出了更嚴苛的要求，兼具優異力學強度及隔熱屬性的多孔陶瓷材料一直是科學家的追求目標。對于傳統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 )），但這又往往導致材料力學強度的大幅下降（≤10 MPa）。同時，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、力學性能衰減等問題，無法滿足日益嚴苛的服役需求。
在此背景下，華南理工大學褚衍輝團隊針對這些問題提出通過多尺度結構設計，即通過利用超快速高溫合成構造亞微米級超細孔、構建顆粒間的強界面以及引入9元金屬陽離子嚴重晶格畸變，成功制備了兼具超強力學強度和高隔熱的高熵多孔硼化物陶瓷材料。
團隊發現，所制備出的材料同時展現出優異的高溫隔熱性能和熱穩定性。該材料在50%氣孔率下，實現了337 MPa的壓縮強度以及0.76 (W·m-1·K-1)的熱導率。同時，該材料還展現出了2000℃高溫穩定性，2000℃熱處理后收縮率僅為2.4%。2000℃原位高溫過程中出現塑性形變，伴隨著材料的逐漸致密化，最終力學強度達到了690MPa。相較于目前已報道的其他多孔陶瓷，該材料展現出了出色的高溫壓縮強度。
華南理工大學副教授莊磊表示，該高熵多孔陶瓷材料在航空航天、能源化工領域具有廣闊的應用前景。
來源：中國科學報、科學網、新華社
（中國粉體網編輯整理/空青）
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