新型低热导率Ba1-xSrxWO4陶瓷的热防护性能研究及其在热电转换领域的应用前景

《Journal of the American Ceramic Society》：Exploring low thermal conductivity Ba1-xSrxWO4 ceramics as novel thermal protection materials

本研究针对高性能热防护材料的需求，研究人员通过固相反应法成功合成了具有单一白钨矿结构的Ba1-xSrxWO4陶瓷。结果表明，该材料在1173.15 K时热导率低至0.852–1.056 W·m?1·K?1，且热膨胀系数随Sr掺杂显著提升，其性能优于Y2SiO5等常见材料，为热电转换与热防护应用提供了重要材料基础。

　　

钨酸盐（化学式AWO₄）因其在各领域的出色应用而备受关注。研究人员采用传统固相反应法，成功制备出具有单一白钨矿（scheelite）结构的Ba_1-xSr_xWO₄陶瓷（其中x取值为0、0.2、0.4、0.6和0.8），并系统研究了其结构稳定性、微观形貌、元素分布、热学及力学性能。实验测得所有样品在1173.15 K（约900°C）时的热导率介于0.852至1.056 W·m^?1·K^?1之间，展现出优异的热绝缘潜力。一个突出的优势在于：随着Sr离子的掺杂，材料在1173 K时的热膨胀系数从x=0的7.71 × 10^?6 K^?1显著提升至x=0.8的10.31 × 10^?6 K^?1，这表明Sr离子在晶格弛豫过程中降低了体系能量，从而有效改善了材料的热膨胀行为。值得注意的是，Ba_1-xSr_xWO₄陶瓷的热导率显著低于大多数低热导候选材料，例如Y₂SiO₅、SrZrO₃和La₂Zr₂O₇。这项研究为设计具有优异热性能的BaWO₄白钨矿材料奠定了基础，在热电转换和热防护领域具有很高的实际应用价值。