新疆理化所研发出可应用于测温上限达1600 ℃测温器件的高温热敏陶瓷材料
日期：
2024-08-16
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随着航空发动机向高涵道比、高推重比、高涡轮进口温度方向发展，发动机热端部件的工作温度越来越高。其中，对发动机热端部件温度的快速监控和及时预警是研发高性能发动机不可或缺的技术保障，因此开发高性能高温温度传感器对推动航空工业发展具有重要意义。相比传统高温测控用的铂电阻和热电偶，低成本、小体积、快响应的负温度系数热敏电阻器被认为是下一代先进高温温度传感器的理想选择。近日，中国科学院新疆理化技术研究所科研人员针对热敏陶瓷应用上限温度低以及高温稳定性差的问题，通过高熵策略设计合成了具有高上限温度和高温稳定性的Ln3NbO7（其中 Ln=Dy-Lu）基高温热敏陶瓷，阐明了晶格畸变形式对NbO6八面体倾斜以及偏心Nb阳离子偶极相互作用的调控机制，揭示了构型熵和尺寸无序对陶瓷微结构的影响规律，利用定制高密度对称拉伸压缩应变解决了NbO6八面体倾斜和偏心Nb阳离子偶极相互作用引起的稳定性退化问题。制备出(Ho0.2Er0.2Tm0.2Yb0.2Lu0.2)3NbO7陶瓷不仅具有接近理论极限的测温范围（350~ 1600 ℃），还能够在1600℃的高温下保持优异灵敏度和长期高温稳定性——1600 ℃老化400小时后电阻漂移率小于1 %。相关成果为设计具有高测温上限和高温稳定性好的高温热敏陶瓷提供了新思路。该研究成果发表在《材料化学杂志》（J. Mater. Chem. A. 2024,12,21085-21094）上，中国科学院新疆理化技术研究所为第一完成单位，特别研究助理刘亚飞博士为第一作者、张博研究员为通讯作者。该研究工作得到中国科学院青年创新促进会、新疆天山英才、中国科学院西部之光等项目的资助。论文链接：https://doi.org/10.1039/D4TA03260H
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