【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】隨著航空發(fā)動機(jī)推重比不斷提升，其熱端工作溫度持續(xù)攀升，對溫度傳感器的性能提出了更高要求。相較于傳統(tǒng)的鉑電阻和熱電偶，低成本、小體積及快響應(yīng)的負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器被視為下一代先進(jìn)高溫溫度傳感器的理想選擇。然而，極端高溫工況對其測溫核心熱敏陶瓷材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與高溫穩(wěn)定性提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
近期，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所材料物理與化學(xué)研究室科研人員針對稀土鉭酸鹽熱敏陶瓷材料高溫下結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能不穩(wěn)定的問題，提出了一種高熵策略，通過引入大量不同種類的[REO8]多面體，產(chǎn)生大量的晶格畸變，與原始結(jié)構(gòu)中相互連接的[TaO6]多面體的畸變相互協(xié)同補(bǔ)償，構(gòu)建“局部交變應(yīng)變”，這種協(xié)同補(bǔ)償效應(yīng)提升了材料結(jié)構(gòu)和高溫電學(xué)穩(wěn)定性。合成的(HoErTmYbLu)0.2TaO4高熵陶瓷，180 s連續(xù)測試電阻的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)僅為0.0311，該材料在超寬溫度范圍(673 -1773 K)內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的測量靈敏度。老化50 h后，老化系數(shù)開始穩(wěn)定，僅在3%以內(nèi)波動。這一研究表明高熵策略在設(shè)計(jì)和開發(fā)高性能高溫?zé)崦籼沾刹牧戏矫婢哂芯薮鬂摿Α?br />
該研究成果發(fā)表在《材料化學(xué)雜志A》(J. Mater. Chem. A.)，并入選期刊熱點(diǎn)文章，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所為第一完成單位，碩士研究生陳佳為第一作者、張博研究員為通訊作者。該研究工作得到新疆天山英才計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、新疆自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會等項(xiàng)目的資助。
圖. 高熵引入的晶格畸變與 [TaO6]多面體畸變疊加構(gòu)建“局部交變應(yīng)變”增強(qiáng)材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與高溫穩(wěn)定性
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