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隨著超高聲速飛行器、往返式軌道飛行器等先進裝備的不斷發(fā)展，迫切需要研發(fā)具有卓越耐高溫性能的先進材料。在現(xiàn)有已知材料中，能在2000℃以上穩(wěn)定服役的材料屈指可數(shù)，僅部分難熔合金、碳基復合材料、超高溫陶瓷可滿足需求。

以上3類材料中，2000℃已逼近難熔合金的耐溫極限；碳基復合材料雖然具有更優(yōu)異的耐溫性，如C/C復合材料最高可耐3000℃，但碳材料在370℃有氧環(huán)境中便會發(fā)生氧化，導致力學性能顯著下降；超高溫陶瓷是一類熔點大于3000℃的先進陶瓷材料，是目前最有希望在超高溫有氧環(huán)境中穩(wěn)定服役的材料，但由于其抗氧化溫度始終未能突破3000℃，嚴重制約了新一代先進空天飛行器熱防護系統(tǒng)的開發(fā)。

高熵碳化物陶瓷組分是影響其抗氧化性能的關(guān)鍵。為了提升材料相關(guān)性能，研究團隊首先自主搭建了超高溫激光氧化測試平臺。隨后，以Hf、Ta、Zr元素為基礎(chǔ)，設(shè)計了不同組分的高熵碳化物陶瓷，并測試了在2400℃至3000℃下的抗氧化性能。結(jié)果表明（Hf, Ta, Zr, W）C材料在全溫域下具有最低的氧化深度，其氧化動力學在該溫度段內(nèi)均遵循拋物線規(guī)律，證明其具有優(yōu)異的寬溫域抗氧化性能。

莊磊表示，研究團隊使用激光考核平臺進一步測試了該材料在更高溫度下的氧化性能，驗證了其可在最高3600℃下展現(xiàn)出色的抗氧化性能，顯著優(yōu)于已報道的其他超高溫材料。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/adma.202507254