華南理工研發(fā)新型耐3600℃高溫陶瓷材料，取得重大突破

華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院褚衍輝研究員課題組近日成功開(kāi)發(fā)出一種兼具超強(qiáng)力學(xué)強(qiáng)度和耐高溫的高熵多孔碳化物陶瓷材料。該材料可耐受3600℃極端高溫，在航空航天、新能源等需耐受超高溫的領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，突破了相關(guān)領(lǐng)域的研究瓶頸。

該成果于6月5日*發(fā)表于先進(jìn)材料（advancedmaterials）期刊，論文地址：https://doi.org/10.1002/adma.202507254

長(zhǎng)期以來(lái)，在超高溫環(huán)境下實(shí)現(xiàn)*耐氧化性是材料領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。現(xiàn)有材料各有局限：難熔合金耐溫極限約2000℃；碳基復(fù)合材料（如C/C）雖可耐約3000℃，但在370℃有氧環(huán)境中便開(kāi)始氧化，力學(xué)性能顯著下降；傳統(tǒng)超高溫陶瓷熔點(diǎn)雖超過(guò)3000℃，但其抗氧化溫度始終未能突破3000℃，嚴(yán)重制約了新一代空天飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

華南理工大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)自主搭建了超高溫激光氧化測(cè)試平臺(tái)。他們以鉿（Hf）、鉭（Ta）、鋯（Zr）元素為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了不同組分的高熵碳化物陶瓷，并在2400-3000℃下測(cè)試其抗氧化性能。

研究發(fā)現(xiàn)，（Hf,Ta,Zr,W）C高熵碳化物的超高溫抗氧化性能主要源于生成的具有超高熔點(diǎn)的鎢合金。其中，鎢元素的表面氧原子吸附能*高，*難氧化；而其他元素優(yōu)先氧化并包裹在鎢合金表面，阻礙了鎢的進(jìn)一步氧化。鎢合金彌散分布于氧化物層中，作為高熔點(diǎn)骨架，提高氧化物黏度，有效降低高溫?fù)]發(fā)，并阻礙氧氣向材料內(nèi)部滲透。測(cè)試結(jié)果顯示，其在3600℃下的抗氧化性能達(dá)到2.7μm·s?1，顯著優(yōu)于已報(bào)道的其他超高溫材料。

該研究成果獲得了期刊審稿人的高度評(píng)價(jià)，一致認(rèn)為這是超高溫材料領(lǐng)域的重大突破。論文通訊作者為華南理工大學(xué)莊磊副教授和褚衍輝研究員，*作者為該校博士研究生文子豪和劉譯文。

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