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中国科学院海西研究院杨帆Ceram. Int.：一种具有优异热稳定性的新型(La0.2Sm0.2Eu0.2Gd0.2Tm0.2)2Zr2O7高熵陶瓷纳米纤维

DOI: 10.1016/j.ceramint.2021.07.105

由于相变和纤维直径增长，陶瓷纤维的微观结构遭到破坏。本工作首次采用静电纺丝法制备了（La_0.2Sm_0.2Eu_0.2Gd_0.2Tm_0.2）₂Zr₂O₇高熵陶瓷纳米纤维（HE-RE₂Zr₂O₇纤维）。XRD和TEM分析表明HE-RE₂Zr₂O₇纤维以纯相形式存在，稀土元素分布均匀。SEM图像显示HE-RE₂Zr₂O₇纤维在1000℃下0-5h可保持致密结构。在1000℃下退火0h-2.5h后，HE-RE₂Zr₂O₇纤维的平均直径从169.34nm增加到176.95nm，La₂Zr₂O₇纤维的平均直径从174.52nm增加到215.14nm。HE-RE₂Zr₂O₇纤维的热导率约为0.23 W·m^-1 K^-1。高熵材料的缓慢扩散效应以及HE-RE₂Zr₂O₇纤维直径的缓慢增长和优异的热稳定性促进了其作为高温隔热材料的广泛应用。

图1.（a）[RECl₃&ZrOCl₂]/PVP复合纤维的TG/DSC曲线，（b）[RECl₃&ZrOCl₂]/PVP复合纤维在不同温度下烧结的FTIR光谱。

图2.（a）所制备的HE-RE₂Zr₂O₇纤维在1000℃下的XRD图谱，以及根据ICDD/JCPDS卡获得的单组分Ln₂Zr₂O₇（Ln=La，Sm，Eu，Gd，Tm）的XRD图谱。

图3.（a）所合成HE-RE₂Zr₂O₇纤维的TEM图像，（b）HR-TEM图像，（c）SAED图谱。

图4.纤维的HR-TEM高角度环形暗场（HAADF）图像以及从EDS中选择的相应成分图。

图5.（a）[RECl₃&ZrOCl₂]/PVP复合纤维，（b）HE-RE₂Zr₂O₇纤维在1000℃下的SEM显微照片。

图6.HE-RE₂Zr₂O₇纤维的形成机理示意图。