Lu³⁺掺杂Gd₃TaO₇氧化物

热导率近半于YSZ

通过高浓度点缺陷强化声子散射，在保持与YSZ相当的力学性能的同时，将热导率降低约50%，有望延长热障涂层寿命。

Sang, Weiwei · 张红松 · Liu, Shuaixia · Xie, Wenbo · Ruiyi, Hou · Siqi, Li · Hongjun, Ma · Zhang, Haoming · 陈晓鸽 · 刘旭贺 · Zefeng, Zhang · Nan, Wang · Yifei, Zhang · Mengyan, Zhang

Ceramics International 2023

具体参数

热导率

{'zh': '0.976–1.628', 'en': '0.976–1.628'} W m⁻¹ K⁻¹

杨氏模量

{'zh': '174–192', 'en': '174–192'} GPa

维氏硬度

{'zh': '9.9–10.9', 'en': '9.9–10.9'} GPa

断裂韧性

{'zh': '2.61–3.68', 'en': '2.61–3.68'} MPa m^0.5

平均热膨胀系数

{'zh': '≥10.71 × 10⁻⁶', 'en': '≥10.71 × 10⁻⁶'} K⁻¹

技术优势

热导率减半

高浓度Lu³⁺掺杂引入大量点缺陷，强化声子散射，使热导率降至YSZ的近一半，显著提升隔热性能。

力学性能不输YSZ

杨氏模量、硬度和断裂韧性均优于或与YSZ相当，保障了涂层在服役中的结构完整性。

高温晶格稳定

在高达1400 °C下保持晶格稳定，避免相变引起的涂层失效。

热膨胀匹配好

1000–1400 °C平均热膨胀系数≥10.71 ×10⁻⁶ K⁻¹，与金属基底匹配良好，减少热应力开裂。

应用场景

• 热障涂层：低热导和高温相稳定，直接提升隔热与寿命。
• 高温结构材料：优异力学性能与热稳定性，适用于严苛热环境。
• 固体氧化物燃料电池：热膨胀匹配性有助于高温密封与结构耐久。