我國材料領(lǐng)域取得關(guān)鍵突破：新型極端環(huán)境熱敏陶瓷材料研發(fā)成功！

近日，記者從中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所獲悉，該所科研團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出具有褐釔鈮礦結(jié)構(gòu)的稀土鈮酸鹽高熵?zé)崦籼沾刹牧�，成功突破了寬溫域高精度傳感關(guān)鍵技術(shù)，為新型極端環(huán)境熱敏陶瓷材料的設(shè)計(jì)合成提供了理論指導(dǎo)。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際期刊《微尺度》上。

針對航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測及新能源汽車熱管理系統(tǒng)等高溫極端環(huán)境下的應(yīng)用需求，高溫?zé)崦魝鞲衅餍柰瑫r(shí)具備寬溫域穩(wěn)定性與高靈敏度特性。傳統(tǒng)熱敏材料在極端溫度下易出現(xiàn)性能失穩(wěn)，而新興高熵材料通過多元素晶格占據(jù)形成的熵穩(wěn)效應(yīng)，展現(xiàn)出優(yōu)異的熱/化學(xué)穩(wěn)定性和協(xié)同強(qiáng)化機(jī)制。然而，其強(qiáng)晶格無序性導(dǎo)致載流子遷移率驟降，引發(fā)電子散射加劇與電輸運(yùn)性能劣化，嚴(yán)重制約高溫下的電阻-溫度響應(yīng)精度。因此，開發(fā)兼顧晶格穩(wěn)定性與載流子傳輸效率的新型熱敏材料體系，成為突破寬溫域高精度傳感技術(shù)的關(guān)鍵。

針對這一問題，中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所科研人員基于氧空位調(diào)控機(jī)制，成功開發(fā)出具有褐釔鈮礦結(jié)構(gòu)的稀土鈮酸鹽（RENbO4，RE為稀土元素）高熵?zé)崦籼沾刹牧�，�?chuàng)新性地提出熵工程協(xié)同異價(jià)取代策略，通過多元稀土離子A位引入導(dǎo)致的熵穩(wěn)定效應(yīng)與Sr2+異價(jià)摻雜的協(xié)同作用，顯著提升了氧空位濃度，進(jìn)而優(yōu)化了材料的電子傳輸特性和晶格穩(wěn)定性。

研究表明，氧空位誘導(dǎo)的熵穩(wěn)定機(jī)制可同步調(diào)控材料微結(jié)構(gòu)，形成孿晶疇、晶格畸變與動(dòng)態(tài)重構(gòu)等穩(wěn)定特征，有效強(qiáng)化了溫度-電阻響應(yīng)的線性度及高溫服役穩(wěn)定性。所制備的材料展現(xiàn)出優(yōu)異的環(huán)境適應(yīng)性，可用于223-1423K寬溫區(qū)，且兼具高的熱穩(wěn)定性（1000小時(shí)后老化漂移率<1%）和電阻溫度系數(shù)（1423 K 條件下系數(shù)為0.223 %/K），為新型極端環(huán)境熱敏陶瓷材料的設(shè)計(jì)合成提供了理論指導(dǎo)。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202408952

來源：中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所