新型高熵碳化物材料研發成功

中化新網訊 近日，華南理工大學材料科學與工程學院副教授莊磊、研究員褚衍輝團隊成功研發出一種可耐受3600℃極端高溫氧化的新型高熵碳化物材料，相關成果發表于《先進材料》。該研究突破了當前超高溫陶瓷抗氧化能力難以跨越3000℃的技術瓶頸，為新一代高超音速飛行器、往返式軌道飛行器的熱防護系統帶來希望。

超高聲速飛行器、往返式軌道飛行器等先進裝備的開發迫切需要具有卓越耐高溫性能的先進材料?？v觀所有已知材料，可在2000℃以上穩定服役的材料屈指可數，僅部分難熔合金、碳基復合材料以及超高溫陶瓷可滿足需求。但2000℃已逼近難熔合金的耐溫極限；碳基復合材料具有更優異的耐溫性，但碳材料在370℃有氧環境中便會發生氧化，導致力學性能顯著下降。超高溫陶瓷是一類熔點大于3000℃的先進陶瓷材料，是目前唯一有望在超高溫有氧環境中穩定服役的超高溫材料。然而，目前超高溫陶瓷的抗氧化溫度始終未能突破3000℃，嚴重制約了新一代先進空天飛行器熱防護系統的開發。

面對這一世界性技術難題，華南理工大學褚衍輝研究員團隊設計了高熵多組元成分，并同步開發了先進的激光氧化測試平臺，成功制備出具有卓越性能的高熵碳化物陶瓷材料。在嚴苛的3600℃激光氧化考核中，這種新型高熵碳化物材料展現出了前所未有的穩定性。其氧化速率僅為2.7μm·s-1，數值顯著低于所有已報道的其他超高溫材料。