广州日报1月11日讯（记者 林霞虹）best365官网登录入口材料科学与工程学院褚衍辉团队通过多尺度结构设计，成功制备了兼具超强力学强度和高隔热的高熵多孔硼化物陶瓷材料，该材料可耐2000°C高温。近日，相关研究结果发表在材料领域的国际顶尖期刊Advanced materials（《先进材料》）上。
随着新一代高超声速飞行器飞行速度的不断提升，对隔热材料的力学强度、热导率和耐温性提出了更严苛的要求，兼具优异力学强度及隔热属性的多孔陶瓷材料一直是科学家的追求目标。然而，这两种属性在一定程度上相互制约，对于传统的多孔陶瓷来说往往难以兼得。如果通过简单降低多孔陶瓷的相对密度，可显著提高材料的隔热性能，但这往往会导致材料力学强度的大幅下降。同时，传统多孔陶瓷材料耐温普遍小于1500°C，高温服役过程中常面临着体积收缩、力学性能衰减等问题，无法满足日益严苛的服役需求。
针对上述问题，best365官网登录入口材料科学与工程学院褚衍辉团队通过多尺度结构设计，成功制备了兼具超强力学强度和高隔热的高熵多孔硼化物陶瓷材料。同时，该材料还展现出了2000°C高温稳定性。
该高熵多孔陶瓷材料在航空航天、能源化工领域具有广阔的应用前景。相关研究结果以“Ultrastrong and High Thermal Insulating Porous High-Entropy Ceramics up to 2000℃”为题，发表在材料领域的国际顶尖期刊Advanced materials（《先进材料》）上。best365官网登录入口庄磊副教授和褚衍辉研究员为共同通讯作者，博士研究生文子豪和硕士研究生唐忠宇为共同第一作者。best365官网登录入口为唯一通讯单位。
据团队介绍，该材料的优异性能源于“三大法宝”，即微观尺度上构筑的超细孔、纳米尺度上强晶间界面结合，以及原子尺度上严重晶格畸变。
第一，在微米尺度上，团队通过超高温快速合成技术在数十秒内完成烧结，抑制晶粒生长，进而在材料内构筑均匀分布的亚微米级超细孔隙。第二，在纳米尺度上，通过进一步固溶反应，建立晶粒之间强界面结合。第三，在原子尺度上，通过引入9元阳离子严重晶格畸变，提高晶格内部的应力场和质量场波动，提高硼化物的本征力学强度。
团队通过X射线衍射和精修计算、高精度CT成像、高分辨透射电子显微镜、电镜能谱、透射电镜能谱等方式，证实了所制备的材料在结构、元素均匀性上均有着优异表现。
