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發(fā)出一種兼具超強力學(xué)強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

長期以來，在超高溫環(huán)境下實現(xiàn)*耐氧化性是材料領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)�，F(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)境中便開始氧化，力學(xué)性能顯著下降；傳統(tǒng)超高溫陶瓷熔點雖超過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)的開發(fā)。

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

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價，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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