【儀表網 研發快訊】隨著航空發動機推重比不斷提升，其熱端工作溫度持續攀升，對溫度傳感器的性能提出了更高要求。相較于傳統的鉑電阻和熱電偶，低成本、小體積及快響應的負溫度系數(NTC)熱敏電阻器被視為下一代先進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構穩定性與高溫穩定性提出了嚴峻挑戰。
近期，中國科學院新疆理化技術研究所材料物理與化學研究室科研人員針對稀土鉭酸鹽熱敏陶瓷材料高溫下結構和電學性能不穩定的問題，提出了一種高熵策略，通過引入大量不同種類的[REO8]多面體，產生大量的晶格畸變，與原始結構中相互連接的[TaO6]多面體的畸變相互協同補償，構建“局部交變應變”，這種協同補償效應提升了材料結構和高溫電學穩定性。合成的(HoErTmYbLu)0.2TaO4高熵陶瓷，180 s連續測試電阻的相對標準偏差(RSD)僅為0.0311，該材料在超寬溫度范圍(673 -1773 K)內表現出優異的測量靈敏度。老化50 h后，老化系數開始穩定，僅在3%以內波動。這一研究表明高熵策略在設計和開發高性能高溫熱敏陶瓷材料方面具有巨大潛力。
該研究成果發表在《材料化學雜志A》(J. Mater. Chem. A.)，并入選期刊熱點文章，中國科學院新疆理化技術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劃、國家自然科學基金、新疆自然科學基金、中國科學院青年創新促進會等項目的資助。
圖. 高熵引入的晶格畸變與 [TaO6]多面體畸變疊加構建“局部交變應變”增強材料結構穩定性與高溫穩定性
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