新型高熵碳化物材料研发成功

中化新网讯 近日，华南理工大学材料科学与工程学院副教授庄磊、研究员褚衍辉团队成功研发出一种可耐受3600℃极端高温氧化的新型高熵碳化物材料，相关成果发表于《先进材料》。该研究突破了当前超高温陶瓷抗氧化能力难以跨越3000℃的技术瓶颈，为新一代高超音速飞行器、往返式轨道飞行器的热防护系统带来希望。

超高声速飞行器、往返式轨道飞行器等先进装备的开发迫切需要具有卓越耐高温性能的先进材料。纵观所有已知材料，可在2000℃以上稳定服役的材料屈指可数，仅部分难熔合金、碳基复合材料以及超高温陶瓷可满足需求。但2000℃已逼近难熔合金的耐温极限；碳基复合材料具有更优异的耐温性，但碳材料在370℃有氧环境中便会发生氧化，导致力学性能显著下降。超高温陶瓷是一类熔点大于3000℃的先进陶瓷材料，是目前唯一有望在超高温有氧环境中稳定服役的超高温材料。然而，目前超高温陶瓷的抗氧化温度始终未能突破3000℃，严重制约了新一代先进空天飞行器热防护系统的开发。

面对这一世界性技术难题，华南理工大学褚衍辉研究员团队设计了高熵多组元成分，并同步开发了先进的激光氧化测试平台，成功制备出具有卓越性能的高熵碳化物陶瓷材料。在严苛的3600℃激光氧化考核中，这种新型高熵碳化物材料展现出了前所未有的稳定性。其氧化速率仅为2.7μm·s-1，数值显著低于所有已报道的其他超高温材料。