目前我國使用的熱防護涂層材料，基本上是依據國外的相關材料、標準等來設計的。而針對新型熱防護材料各國都在開展研究，國外的相關材料也屬于技術保密。
近日，中國科學院蘭州化學物理研究所先進潤滑與防護材料研發中心磨損與表面工程課題組，針對航空航天用高性能熱防護陶瓷材料開展了系統研究工作。研究人員研究了A2B2O7型高熵陶瓷材料的高熵構型與其熱物理性能之間的構效關系，分析了陶瓷材料質量無序度、離子尺寸無序度和電荷無序度等材料結構特征對其熱導率、熱膨脹系數和耐熔鹽腐蝕性等的影響，揭示了高熵構型效應對材料熱物理特性改善提升的內在機理。 相關成果發表于《化學工程期刊》（Chemical Engineering Journal）。
據科研人員介紹，高熵陶瓷組分具有可調空間大、氧空位濃度高等特性，在新型熱防護涂層用陶瓷材料中有較強的競爭優勢，其組元設計空間大，高溫穩定性更好，防腐性能也很優異，這些得益于高熵的特殊效應。性能優異的高熵陶瓷可以像傳統陶瓷一樣，不僅可以做成陶瓷的整體器件，也可以采用不同工藝獲得涂層。A2B2O7型高熵陶瓷可分別或同時在A位和B位兩個位點進行高熵化組分調控，使其晶胞中存在嚴重晶格畸變，表現出較高的質量無序度、離子尺寸無序度和電荷無序度，這些特殊效應能夠顯著提升材料綜合性能，使其展現出優異的耐熔鹽腐蝕性能、高溫相穩定性和機械性能等。
“高熵陶瓷，目前是陶瓷材料領域的研究熱點，發達國家都在積極開展研究。”相關科研人員告訴《中國科學報》，未來可針對國家一些新型裝備發動機，如航空發動機，航母（艦船）的燃氣輪機等對高性能熱防護涂層材料的需求開展更深入系統的研究。據了解，高熵陶瓷材料目前還屬于前期研究，距離應用還很遙遠。未來會針對國家相關領域的實際需求，繼續開展研究，制備相關涂層材料用粉末，對涂層的綜合使役性能開展更系統化研究。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141346