中国粉体网讯 由于飞行器常处于超高温、大热流、强侵蚀、高负载的苛刻工作环境中，热防护部件对于飞行器的保护必不可少。用于制造热防护部件的超高温材料具有高强度、耐高温、抗氧化、抗热冲击等优异性能。研究表明，超高温陶瓷基复合材料的密度远小于难熔金属，承受温度更高，高温有氧环境中的抗氧化烧蚀性能也比 C-C、C-SiC 复合材料优异，所以超高温陶瓷基复合材料被认为是制造航天器热防护部件最具前景的材料。
近年来，高熵材料（High-entropy materials）因具有特殊的性质而备受关注。这类材料通常是由多个组元以等比例或近等比例的方式相互固溶而形成，具有不同于传统材料的结构特征和性能特点，有望在航空航天、新能源电子器件、核能应用等领域得到广泛的应用。很明显，高熵陶瓷的研发成功是近年来无机非金属材料制备的一个突破。由于高熵效应的存在，高熵超高温陶瓷具有较多新奇的性能，使其成为超高温陶瓷领域的研究热点和重要发展方向。
近日，中国工程院院士、中国科学院上海硅酸盐研究所研究员董绍明带领的科研团队，将高熵超高温陶瓷与陶瓷基复合材料概念相结合，首次制备并报道了Cf/(Ti0.2Zr0.2Hf0.2Nb0.2Ta0.2)C-SiC高熵超高温陶瓷基复合材料。
烧蚀表面片状(Hf0.5Zr0.5O2)’和 (TiNbTaO7-y)’ 纳米晶形成的“三明治”结构：微观形貌（a、d）、晶体结构解析（b、e）及元素组成分析（c、f）
该材料综合性能优异，抗弯强度~322 MPa，断裂韧性~8.24 MPa•m1/2；在5MW/m2热流密度（温度~2430°C）条件经空气等离子烧蚀考核300s，材料线烧蚀率仅为~2.89μm/s，表现出优异的抗烧蚀性能。分析表明：烧蚀表面形成的多相氧化物保护层结构稳定，且在宽温域具有自愈合性，从而在烧蚀过程中对内部材料提供有效保护。该研究为耐极端高温陶瓷基复合材料及热结构的设计制备提供了全新的思路和解决方案。
信息来源：上海硅酸盐研究所
（中国粉体网编辑整理/山川）
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