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隨著“雙碳”目標(biāo)的提出,減少能源消耗、提高能源效率成為關(guān)鍵議題。開發(fā)性能優(yōu)異的高溫隔熱材料不僅能夠有效緩解工業(yè)發(fā)展帶來的能源壓力,還能降低化石能源燃燒二氧化碳溫室氣體排放的污染,在建筑、制造、航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。然而,傳統(tǒng)隔熱材料因其本征熱導(dǎo)率較高且對紅外輻射的屏蔽性不足限制其進(jìn)一步應(yīng)用。稀土鉬酸鹽陶瓷具有結(jié)構(gòu)和化學(xué)的穩(wěn)定性以及優(yōu)異的紅外反射性能,是一種極具潛力的高溫隔熱材料。陶瓷纖維作為隔熱材料因其低密度、低導(dǎo)熱和良好的力學(xué)性能等優(yōu)勢而受到廣泛的關(guān)注。中國科學(xué)院海西研究院廈門稀土材料研究中心楊帆課題組率先將高熵策略引入陶瓷纖維,進(jìn)而大幅提升材料的隔熱能力和熱穩(wěn)定性,并且已經(jīng)取得了重要進(jìn)展。
基于此,本項(xiàng)工作在高熵策略的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步通過稀土元素調(diào)控,制備出了兼具高近紅外反射和低熱導(dǎo)的新型高熵鉬酸鹽(Y0.2La0.2Er0.2Ho0.2Tm0.2)6MoO12 陶瓷納米纖維。該材料不僅具有低熱導(dǎo)率(室溫:0.0689 W/m·K),還具有99.2%的高近紅外反射率,賦予其低熱傳導(dǎo)特性的同時,兼具優(yōu)異的阻隔熱輻射傳遞的性能。不僅如此,得益于高熵的晶格畸變和遲滯擴(kuò)散效應(yīng),高熵鉬酸鹽纖維相比于單組元鉬酸釔纖維展現(xiàn)出了更低的熱導(dǎo)率及更優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。此外,6mm厚的纖維基陶瓷在丁烷火焰(1099℃)持續(xù)燒蝕后,材料冷面平均溫度僅上升至454.8℃,溫差高達(dá)644.5℃,展現(xiàn)出優(yōu)異耐溫性和隔熱能力。本項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)開發(fā)具有多重阻熱機(jī)制的新型隔熱材料提供了新思路。
該成果以“A novel high-entropy (Y0.2La0.2Er0.2Ho0.2Tm0.2)6MoO12 ceramic nanofibers with high near-infrared reflection and low thermal conductivity”為題發(fā)表在期刊《Journal of the European Ceramic Society》上。

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