Si位掺杂稀土单硅酸盐

低膨胀低导协同

通过Si位Ge掺杂同时降低热膨胀系数和热导率，实现协同优化，优于多数RE位掺杂方案。

王浩宇 · Yuhe, Wang · Guangheng, Zhang · Bingzhi, Tan · Ying, Xiong · 张洁 · Luo, Yixiu · 王京阳 · Bo, Wang

Scripta Materialia 2026

具体参数

热膨胀系数

6.45e-6 K⁻¹

热导率

1.14 W·m⁻¹·K⁻¹

技术优势

CTE 更低

Ge 掺杂引起 [(Si,Ge)O4] 四面体局部结构畸变，增强四面体变形灵活性，更有效容纳热应变。

热导率更低

[(Si,Ge)O4] 四面体内质量/尺寸无序和键合异质性增强声子散射，从而降低热导率至 1.14 W·m⁻¹·K⁻¹。

比母相更优

在 1400 °C 下，其热膨胀系数和热导率均优于 Yb2SiO5 及多数稀土位掺杂单硅酸盐。

应用场景

• 环境障涂层：低热导和低膨胀匹配基体，减少涂层应力开裂。
• 热防护系统：低热导率有效隔热，保护底层结构免受高温。
• 高超声速飞行器：低热导和耐高温性能满足高超声速飞行器热防护需求。
• 燃气轮机：用于燃气轮机热端部件涂层，降低热导并缓解热失配。