武科大网讯 近日,我校先进耐火材料全国重点实验室先进材料研究团队在耐高温高熵陶瓷粉体规模化制备领域取得重大原创性突破。
团队首创致密微区熔盐法(DMMS),成功攻克传统熔盐法制备陶瓷粉体过程中熔盐挥发严重、生产成本高、难以产业化等关键技术难题,相关研究成果以“Densified micro-zone molten salt method for scale-up synthesis of high-entropy ceramic powders”为题,发表在陶瓷领域国际权威期刊《Journal of Advanced Ceramics》(SCI影响因子16.6)。文章第一作者为硕士研究生王永新,通讯作者为黄仲、张少伟,我校为第一通讯单位。
该成果为耐高温高熵陶瓷粉体规模化、低成本制备开辟了全新技术路径,是我校先进材料研究平台在极端环境结构功能一体化陶瓷领域的标志性突破,为我国高端热防护材料、极端环境关键材料产业的高质量发展提供了重要核心技术支撑。
高熵陶瓷兼具优异的耐高温、抗氧化、耐腐蚀与力学性能,是航空航天热防护、极端环境催化、新能源、超导等国家战略关键领域的核心基础材料,应用前景广阔。长期以来,熔盐法是实验室制备高熵陶瓷粉体的主流技术,但存在高温熔盐挥发剧烈、盐耗量大、设备腐蚀严重、批次产量小等瓶颈问题,难以实现工业化生产,成为制约高熵陶瓷技术产业化的关键卡点。
针对行业共性技术难题,我校先进材料研究团队历经多年攻关,国际首次提出致密微区熔盐法(DMMS)。该技术将反应物与熔盐预压成型为相对致密的块状生坯,高温反应时仅表面少量熔盐挥发,内部形成稳定“微区熔盐池”,可在相对温和的温度条件下高效合成高熵锆酸盐、铪酸盐、硅酸盐、碳化物等系列耐高温陶瓷粉体,从原理上突破传统工艺局限。
实验数据显示,采用DMMS法合成(La₀.₂Nd₀.₂Sm₀.₂Eu₀.₂Gd₀.₂)₂Zr₂O₇高熵陶瓷粉体,在1200℃条件下熔盐挥发率仅约10 wt.%,远低于传统粉末熔盐法近95 wt.%的盐损失;盐料质量比低至1:1,熔盐用量大幅减少,合成成本与设备腐蚀显著降低。所制粉体元素分布均匀、物相纯度高,烧结后陶瓷力学与耐腐蚀性能优异,材料综合品质达到国际先进水平。
该技术工业化适配性强,无需专用设备,依托传统窑炉即可实现批量生产,产业化基础良好;其普适性突出,可成功制备五元、六元、七元高熵锆酸盐,以及高熵铪酸盐、硅酸盐、碳化物等多种体系粉体,可广泛应用于多类极端环境材料领域。(先进耐火材料全国重点实验室)

DMMS合成机理图