具有超低辐射透射率的高强度微米级多层陶瓷，适用于1273 K以上的高温热防护

《Advanced Functional Materials》：High-Strength Micron-Thick Layered Ceramics with Ultralow Radiation Transmittance for Thermal Shielding Above 1273 K

交替堆叠的Y3NbO7/GdTaO4陶瓷薄膜通过多级孔结构和异质界面增强声子与光子散射，实现1273K以上超低热导率（0.35 W/m·K）和红外透射率（0.5%），机械强度提升至145 MPa，为高温防护材料提供新策略。

　　

摘要

多孔稀土氧化物薄膜在热绝缘方面具有很大的潜力，但存在高热辐射透明度和在极高温度下机械稳定性有限的问题。本文介绍了一种交替堆叠的Y₃NbO₇/GdTaO₄陶瓷薄膜，该薄膜通过在1273 K以上有效散射声子和光子来实现热绝缘。这种层状陶瓷薄膜的热导率为0.35 W m^?1 K^?1，在500 μm厚度时的近红外透射率降至0.5%。其层次化的孔结构（孔径分别为1 μm和5 μm）能够实现宽带光子反向散射（0.5–10 μm），有效抑制辐射热传递的同时破坏固相热传导。异质界面由于局部晶格振动的不匹配进一步增强了声子散射。此外，无孔界面处的原子互扩散和铁弹性畴排列使弯曲强度提高了十倍，达到了与现有先进纤维基气凝胶相当的水平。这些发现为设计具有高声子/光子屏蔽能力和良好机械性能的高温防护材料提供了策略。

图形摘要

这种高强度陶瓷由交替堆叠的微米级Y₃NbO₇和GdTaO₄层组成，并具有层次化的孔结构，适用于1273K以上的热屏蔽。层状结构使得声子和光子的散射效果显著增强，在1273 K时实现了0.5%的创纪录低光子透射率和0.35 W m^?1 K^?1的热导率。无孔界面处的原子互扩散和铁弹性畴排列使弯曲强度达到了145 MPa。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。