隨著航空發(fā)動機向高涵道比、高推重比、高渦輪進口溫度方向發(fā)展，發(fā)動機熱端部件的工作溫度越來越高。其中，對發(fā)動機熱端部件溫度的快速監(jiān)控和及時預警是研發(fā)高性能發(fā)動機不可或缺的技術保障，因此開發(fā)高性能高溫溫度傳感器對推動航空工業(yè)發(fā)展具有重要意義。相比傳統(tǒng)高溫測控用的鉑電阻和熱電偶，低成本、小體積、快響應的負溫度系數(shù)熱敏電阻器被認為是下一代先進高溫溫度傳感器的理想選擇。

近日，中國科學院新疆理化技術研究所科研人員針對熱敏陶瓷應用上限溫度低以及高溫穩(wěn)定性差的問題，通過高熵策略設計合成了具有高上限溫度和高溫穩(wěn)定性的Ln3NbO7（其中 Ln=Dy-Lu）基高溫熱敏陶瓷，闡明了晶格畸變形式對NbO6八面體傾斜以及偏心Nb陽離子偶極相互作用的調控機制，揭示了構型熵和尺寸無序對陶瓷微結構的影響規(guī)律，利用定制高密度對稱拉伸壓縮應變解決了NbO6八面體傾斜和偏心Nb陽離子偶極相互作用引起的穩(wěn)定性退化問題。制備出(Ho0.2Er0.2Tm0.2Yb0.2Lu0.2)3NbO7陶瓷不僅具有接近理論極限的測溫范圍（350~ 1600 ℃），還能夠在1600℃的高溫下保持優(yōu)異靈敏度和長期高溫穩(wěn)定性——1600 ℃老化400小時后電阻漂移率小于1 %。相關成果為設計具有高測溫上限和高溫穩(wěn)定性好的高溫熱敏陶瓷提供了新思路。

該研究成果發(fā)表在《材料化學雜志》（J. Mater. Chem. A. 2024,12,21085-21094）上，中國科學院新疆理化技術研究所為*完成單位，特別研究助理劉亞飛博士為*作者、張博研究員為通訊作者。該研究工作得到中國科學院青年創(chuàng)新促進會、新疆天山英才、中國科學院西部之光等項目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1039/D4TA03260H

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