高熵帶來的晶格畸變與 [TaO₆] 多面體的畸變疊加，形成 “局部交替拉伸應變”，從而增強材料的結構穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性。圖片來源：新疆理化所

隨著航空發(fā)動機推重比的不斷提高，其熱端部件的工作溫度穩(wěn)步上升，這對溫度傳感器的性能提出了更嚴格的要求。在眾多潛在解決方案中，負溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻因其成本低、體積小、響應速度快等特點，正逐漸成為下一代先進溫度傳感器的有力候選。然而，極端高溫環(huán)境對這類熱敏電阻的核心部件 —— 熱敏陶瓷的結構穩(wěn)定性和電學穩(wěn)定性構成了重大挑戰(zhàn)。

為解決這一問題，中國科學院新疆理化技術研究所（XTIPC）的研究團隊采用高熵策略開發(fā)出一種稀土鉭酸鹽（RETaO₄）熱敏陶瓷。他們的研究成果發(fā)表在《材料化學 A》期刊上。

研究人員在材料體系中引入了大量不同的 [REO₈] 多面體，這引發(fā)了顯著的晶格畸變。這種畸變與原始結構中相互連接的 [TaO₆] 多面體已存在的畸變相互疊加并互補，形成 “局部交替拉伸應變”。這種協(xié)同補償效應同時增強了材料的結構穩(wěn)定性和電學穩(wěn)定性。

合成的（HoErTmYbLu）₀.₂TaO₄高熵陶瓷在超寬溫度范圍（673–1773 K）內表現(xiàn)出優(yōu)異的測量靈敏度。在 180 秒的連續(xù)測試中，其電阻的相對標準偏差（RSD）低至 0.0311。經(jīng)過 50 小時的老化試驗后，其老化系數(shù)趨于穩(wěn)定，波動幅度控制在 3% 以內。

這項研究凸顯了高熵策略在設計高性能、耐高溫熱敏陶瓷方面的潛力。

更多信息：陳佳等，《熵調控的（HoErTmYbLu）₀.₂TaO₄穩(wěn)定結構演變及其在高溫熱敏領域的應用》，《材料化學 A》（2025）。DOI：10.1039/D5TA03160E

期刊信息：《材料化學 A》

由中國科學院提供