中國科學院廈門稀土材料研究中心在高溫隔熱材料領域取得重要突破。研究團隊通過創新性地將高熵策略應用于陶瓷纖維開發,成功制備出具有多重阻熱機制的新型稀土基材料,為工業節能降耗提供了全新解決方案。
這項研究針對傳統隔熱材料熱導率高、紅外屏蔽性不足的技術瓶頸展開??蒲腥藛T選取稀土鉬酸鹽作為基礎材料,通過引入五種稀土元素(釔、鑭、鉺、鈥、銩)構建高熵體系,最終獲得(Y0.2La0.2Er0.2Ho0.2Tm0.2)6MoO12陶瓷納米纖維。該材料在微觀結構上呈現出獨特的晶格畸變特征,這種結構特性使其同時具備低熱傳導和高紅外反射的雙重優勢。
測試數據顯示,這種新型纖維材料在室溫條件下的熱導率僅為0.0689W/m·K,創下同類材料的性能新紀錄。其近紅外反射率高達99.2%,這意味著材料不僅能有效阻隔熱傳導,還能顯著抑制熱輻射傳遞。在1099℃丁烷火焰持續燒蝕實驗中,6毫米厚的纖維基陶瓷材料冷面溫度僅上升至454.8℃,展現出卓越的耐高溫性能和隔熱效果。
研究團隊負責人介紹,高熵策略的應用是本次技術突破的關鍵。相比傳統單組元鉬酸釔纖維,新型高熵材料的熱穩定性提升顯著。這主要得益于高熵體系特有的晶格畸變效應和遲滯擴散機制,這些特性有效抑制了聲子傳導,從而大幅降低材料的熱導率。
該成果已在《Journal of the European Ceramic Society》期刊發表。業內認為,這項研究為開發下一代高溫隔熱材料提供了重要技術路徑,特別是在航空航天、工業窯爐等高溫應用場景具有廣闊前景。
當前,隨著全球節能減排需求日益迫切,高性能隔熱材料的研發成為材料科學領域的熱點方向。傳統氧化物陶瓷材料雖然耐高溫,但普遍存在熱導率偏高的問題。而新型高熵陶瓷纖維的成功開發,實現了隔熱性能的突破性提升,有望推動相關產業的技術升級。
研究團隊表示,將繼續優化材料配方和制備工藝,重點解決規?;a中的技術難題。未來計劃通過與產業界合作,加速該技術的商業化應用進程,為工業領域的節能減排提供更高效的解決方案。
這項研究的另一個重要意義在于,它展示了稀土元素在高性能材料開發中的獨特價值。通過精確調控不同稀土元素的配比,研究人員成功實現了材料性能的定向優化,這為其他
功能材料的開發提供了有益借鑒。
在應用前景方面,除了傳統的高溫工業領域,這種新型纖維材料在建筑節能、電子設備散熱等新興領域也具有潛在應用價值。特別是在太陽能利用方面,其優異的光熱管理性能可能為光熱轉換效率的提升帶來新的可能性。
該技術的突破也反映了我國在稀土功能材料研究領域的持續創新能力。作為
稀土資源大國,我國正逐步從原材料供應向高附加值產品研發轉型,這類原創性成果的不斷涌現,標志著我國在
新材料領域的技術實力正在快速提升。