厦门稀土材料研究中心在高温热管理及红外管理用稀土基高熵陶瓷纤维开发方面取得新进展----中国科学院海西研究院厦门稀土材料研究中心

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厦门稀土材料研究中心在高温热管理及红外管理用稀土基高熵陶瓷纤维开发方面取得新进展

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时间：2025-04-25 来源：文本大小：【大 | 中 | 小】【打印】

随着“双碳”目标的提出，减少能源消耗、提高能源效率成为关键议题。开发性能优异的高温隔热材料不仅能够有效缓解工业发展带来的能源压力，还能降低化石能源燃烧二氧化碳温室气体排放的污染，在建筑、制造、航空航天等领域发挥着举足轻重的作用。然而，传统隔热材料因其本征热导率较高且对红外辐射的屏蔽性不足限制其进一步应用。稀土钼酸盐陶瓷具有结构和化学的稳定性以及优异的红外反射性能，是一种极具潜力的高温隔热材料[1]。陶瓷纤维作为隔热材料因其低密度、低导热和良好的力学性能等优势而受到广泛的关注。中国科学院海西研究院厦门稀土材料研究中心杨帆课题组率先将高熵策略引入陶瓷纤维，进而大幅提升材料的隔热能力和热稳定性，并且已经取得了重要进展[2]。

基于此，本项工作在高熵策略的基础上，进一步通过稀土元素调控，制备出了兼具高近红外反射和低热导的新型高熵钼酸盐(Y_0.2La_0.2Er_0.2Ho_0.2Tm_0.2)₆MoO₁₂陶瓷纳米纤维。该材料不仅具有低热导率（室温：0.0689 W/m·K），还具有99.2%的高近红外反射率，赋予其低热传导特性的同时，兼具优异的阻隔热辐射传递的性能。不仅如此，得益于高熵的晶格畸变和迟滞扩散效应，高熵钼酸盐纤维相比于单组元钼酸钇纤维展现出了更低的热导率及更优异的热稳定性。此外，6mm厚的纤维基陶瓷在丁烷火焰（1099℃）持续烧蚀后，材料冷面平均温度仅上升至454.8℃，温差高达644.5℃，展现出优异耐温性和隔热能力。本项工作为设计开发具有多重阻热机制的新型隔热材料提供了新思路。

该成果以“A novel high-entropy (Y_0.2La_0.2Er_0.2Ho_0.2Tm_0.2)₆MoO₁₂ ceramic nanofibers with high near-infrared reflection and low thermal conductivity”为题[3]发表期刊《Journal of the European Ceramic Society》上（https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2025.117461），邓奇勇硕士研究生为第一作者，杨帆研究员和黄民忠助理研究员为通讯作者。本研究获国家重点研发计划、中核领创、国家自然科学基金青年科学基金、XIREM自主部署项目、厦门市自然科学基金青年项目的资助。

参考文献：

[1] J.F. Zheng, Z.Q. Li, Y. Zheng, W.J. Zhao, F.Z. Tan, F. Yang, H. Chen, L.Y. Xue, A novel rare-earth high-entropy RE₆MoO₁₂ with high near-infrared reflectance as a promising inorganic "cool pigment", Ceramics International 49(1) (2023) 558-564. (https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.09.023)

[2] W.J. Zhao, F. Yang, Z.L. Liu, H. Chen, Z.H. Shao, X.S. Zhang, K.X. Wang, L.Y. Xue, A novel (La_0.2Sm_0.2Eu_0.2Gd_0.2Tm_0.2)₂Zr₂O₇ high-entropy ceramic nanofiber with excellent thermal stability, Ceramics International 47(20) (2021) 29379-29385. (https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.07.105)

[3] Q. Deng, L. Xue, M. Ma, J. Du, H. Xin, H. Chen, M. Huang, F. Yang, A novel high-entropy (Y_0.2La_0.2Er_0.2Ho_0.2Tm_0.2)₆MoO₁₂ ceramic nanofibers with high near-infrared reflection and low thermal conductivity, Journal of the European Ceramic Society 45(12) (2025) 117461. (https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2025.117461)

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