中国粉体网讯 近日，华南理工大学材料科学与工程学院研究员褚衍辉团队通过多尺度结构设计，成功制备出兼具超强力学强度和高隔热的高熵多孔硼化物陶瓷材料。同时，该材料还展现出了2000℃高温稳定性。相关成果发表于《先进材料》。
随着新一代高超声速飞行器飞行马赫数的不断提升，对隔热材料的力学强度、热导率和耐温性提出了更严苛的要求，兼具优异力学强度及隔热属性的多孔陶瓷材料一直是科学家的追求目标。对于传统的多孔陶瓷材料来讲这两种属性在一定程度上相互制约，难以兼得。通过简单降低多孔陶瓷的相对密度，可显著提高材料的隔热性能（≤1W/(m·K )），但这又往往导致材料力学强度的大幅下降（≤10 MPa）。同时，多孔陶瓷材料的耐温普遍有限（≤1500 ℃），高温服役过程中常面临着体积收缩、力学性能衰减等问题，无法满足日益严苛的服役需求。
在此背景下，华南理工大学褚衍辉团队针对这些问题提出通过多尺度结构设计，即通过利用超快速高温合成构造亚微米级超细孔、构建颗粒间的强界面以及引入9元金属阳离子严重晶格畸变，成功制备了兼具超强力学强度和高隔热的高熵多孔硼化物陶瓷材料。
团队发现，所制备出的材料同时展现出优异的高温隔热性能和热稳定性。该材料在50%气孔率下，实现了337 MPa的压缩强度以及0.76 (W·m-1·K-1)的热导率。同时，该材料还展现出了2000℃高温稳定性，2000℃热处理后收缩率仅为2.4%。2000℃原位高温过程中出现塑性形变，伴随着材料的逐渐致密化，最终力学强度达到了690MPa。相较于目前已报道的其他多孔陶瓷，该材料展现出了出色的高温压缩强度。
华南理工大学副教授庄磊表示，该高熵多孔陶瓷材料在航空航天、能源化工领域具有广阔的应用前景。
来源：中国科学报、科学网、新华社
（中国粉体网编辑整理/空青）
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