中科院在高温热敏陶瓷方面取得进展
盖世汽车讯 为了满足航天发动机、新能源汽车热系统等极端高温环境的要求,高温热敏传感器需要具备较高的稳定性和灵敏度。
传统材料在极端高温条件下往往性能不佳,而新兴的高熵材料由于具有熵稳定效应,具有优异的热稳定性和化学稳定性。然而,其强烈的晶格无序性降低了载流子迁移率,导致电传输性能不佳,限制了高温下电阻-温度响应的准确性。因此,开发平衡晶格稳定性和载流子传输效率的新型热敏材料,对于提高高精度传感技术至关重要。
图片来源:期刊《Small》
据外媒报道,针对这一挑战,中国科学院新疆理化技术研究所(Xinjiang Technical Institute of Physics and Chemistry of the Chinese Academy of Sciences)的研究人员利用氧空位调控策略,成功开发出基于稀土铌酸盐(ReNbO4,其中Re代表稀土元素)的铌钇矿型结构高熵热敏陶瓷。
熵稳定(由A位多组分稀土离子掺杂引起)和Sr²⁺同价掺杂的协同效应显著提高了氧空位浓度,从而优化了材料的电子传输性能和晶格稳定性。
相关研究论文发表在期刊《Small》。该论文表明,氧空位诱导的熵稳定策略同时调节了材料的微观结构,形成了双畴、晶格畸变和动态重构等稳定特征,从而有效增强了温度-电阻响应的线性度和高温稳定性。
该合成材料表现出良好的环境适应性(可在223 K至1423 K的宽温度范围内工作)、高热稳定性(高温老化1000小时后老化漂移小于1%)和电阻温度系数(1423 K时为0.223 %/K),为设计用于极端环境的新型热敏陶瓷提供了理论指导。