近日，华南理工大学材料科学与工程学院褚衍辉研究员课题组成功开发出兼具超强力学强度和耐高温的高熵多孔碳化物陶瓷材料。这种可耐3600℃高温的高熵碳化物陶瓷材料，在航空航天、新能源等需耐受极端高温的领域具有广阔的应用前景，突破了相关领域的研究瓶颈。

该成果于6月5日首次发表于先进材料（advanced materials）期刊，论文地址：https://doi.org/10.1002/adma.202507254

(Hf, Ta, Zr, W)C高熵碳化物氧化产物结构表征和3600℃抗氧化性能

图片来源：华南理工大学新闻网

在高温环境下实现卓越的耐氧化性一直是超高温材料在相关应用中所期望的，然而能在2000℃以上稳定服役的材料屈指可数。比如，2000℃已逼近难熔合金的耐温极限；碳基复合材料（比如C/C）虽然具有更优异的耐温性（3000℃），但碳材料在370℃有氧环境中便会发生氧化，导致力学性能显著下降；超高温陶瓷熔点虽然大于3000℃，但由于其抗氧化温度始终未能突破3000℃，严重制约了新一代先进空天飞行器热防护系统的开发。

本次华南理工大学研究团队自主搭建了超高温激光氧化测试平台，以Hf、Ta、Zr元素为基础，设计了不同组分的高熵碳化物陶瓷，并测试了在2400-3000℃下的抗氧化性能。发现（Hf, Ta, Zr, W）C高熵碳化物的超高温抗氧化性能主要得益于生成的具有超高熔点的钨合金。相比其他元素，钨元素的表面氧原子吸附能最高，导致氧化难度最大，而除钨以外的其余元素则会优先氧化，并包裹于钨合金表面，进一步阻碍钨合金的氧化。在此原理基础上，钨合金弥散分布于氧化物层，可作为高熔点骨架，提高氧化物黏度，进而有效降低氧化物的高温挥发，阻碍氧气向内部基体渗透。测试结果验证其抗氧化性达到2.7 µm·s⁻¹（3600℃），显著优于已报道的其他超高温材料。

该研究受到了审稿人的高度评价，一致认为是超高温材料领域的重大突破。论文通讯作者为华南理工大学庄磊副教授、褚衍辉研究员；第一作者为华南理工大学博士研究生文子豪、刘译文。

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