内蒙古自治区薄膜与涂层实验室在陶瓷隐身材料研究领域取得重要成果

材料科学与工程学院马文教授指导的博士研究生李恩博在材料领域一区TOP期刊《Acta Materialia》上发表了题为“The effect of Al³⁺ doping on the infrared radiation and thermophysical properties of SrZrO₃ perovskites as potential low thermal infrared material”的科研论文。《Acta Materialia》2021年最新影响因子为8.203。

低红外辐射材料在军事隐身、能源利用、高温防护等诸多领域具有重要用途。该成果系统研究了不同含量Al³⁺对SrZrO₃陶瓷相组成、红外发射率、电导率、热导率、高温相稳定性的影响规律，发现15 mol% Al³⁺改性SrZrO₃在室温到590℃其3-5 μm波段红外发射率由0.34降低到0.25，900℃热处理200 h后具有良好的相稳定性且室温红外发射率基本不变，并且1000^oC下热导率仅为1.4 W∙m^-1∙K^-1。通过第一性原理计算阐明了Al³⁺掺杂对SrZrO₃红外发射率的作用机理，调节Al³⁺掺杂量能够改变晶体Fermi能级处的电荷分布，提高晶体的导电性能，有利于降低3-5 μm波段的红外辐射率。适量掺杂Al³⁺可获得低红外发射率、高相稳定性及低热导率SrZrO₃材料。该成果对兼具红外隐身和高温隔热的航空、航天热端部件的开发具有重要的理论指导意义。