近日，博彩app下载 周玉院士团队王亚明教授与能源博彩app下载 帅永团队裘俊副教授合作，在抗辐射穿透热防护陶瓷材料领域取得重要进展。团队提出并构建了一种钽酸盐随机弥散于铌酸盐的复合陶瓷结构，通过调控声子与光子的协同散射行为，实现在高温下对热辐射与热传导的同步抑制，为新一代航空航天抗辐射穿透热防护陶瓷材料设计提供了新思路。相关成果以“Dual phonon–photon scattering in randomized tantalate-niobate duplex ceramics for >1273 K thermal shielding”为题发表在《材料学报》（Acta Materialia）上。

高温环境下，材料的热防护性能不仅受到晶格振动主导的声子热传导影响，热辐射穿透效应同样显著增强。然而，现有低热导氧化物陶瓷材料普遍在近红外波段高度透明，导致在高温下出现“有效热导率异常升高”的问题，严重制约其在航空发动机、飞行器热端部件及热电系统中的应用。

针对这一关键瓶颈，研究团队提出了一种非吸收型光子散射的复相结构设计策略：通过在低声子热导的Y3NbO7陶瓷基体中，引入具有强介电响应的GdTaO4微颗粒，构建大折射率差异的异质界面网络，在不引入额外热吸收的前提下，实现对0.5-5 μm热辐射波段的强多重散射。实验结果表明，当GdTaO4半径为1.35μm，体积分数为25%时，材料的红外透过率降低至0.06，有效热导率低至1.29 W·m-1·K-1，显著低于传统复合定理预测值。

此外，研究还发现，双相界面处形成的原子级扩散过渡层能够有效缓解两相间的热膨胀失配应力，使材料在多次热循环后仍保持界面完整，展现出优异的热-力学稳定性。这一特性对于热防护涂层在复杂服役环境中的长期可靠性具有重要意义。

该研究系统揭示了声子无序散射与光子Mie散射协同调控高温热输运的物理机制，为突破传统热防护陶瓷“低热导率-高红外透明度”之间的固有矛盾提供了可行路径。相关成果在航空发动机热端防护、高超声速飞行器隔热以及高温热电器件等领域具有广阔应用前景。

博彩app下载 王亚明教授、能源博彩app下载 裘俊副教授为论文通讯作者，能源博彩app下载 陈国梁副研究员为论文第一作者。该研究由博彩app下载 与能源博彩app下载 联合完成。

该研究获国家自然科学基金重点项目、部委项目等支持。

 原文链接：//www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359645425010754?via%3Dihub

双相陶瓷在固相烧结过程中的显微结构与成分演化

GdTaO₄与Y₃NbO₇复合陶瓷截面结构的SEM与TEM表征分析

a) GdTaO₄与Y₃NbO₇的光学特性对比；b)不同尺寸GdTaO₄颗粒的光学散射行为；c) 双相陶瓷中热辐射散射行为；d) 不同GdTaO₄含量双相陶瓷的红外透过率对比；e) 热辐射双向透射测试示意；f) Y₃NbO₇与双相陶瓷的方向性透射对比