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中國科學院海西研究院楊帆Ceram. Int.：一種具有優異熱穩定性的新型(La0.2Sm0.2Eu0.2Gd0.2Tm0.2)2Zr2O7高熵陶瓷納米纖維

DOI: 10.1016/j.ceramint.2021.07.105

由于相變和纖維直徑增長，陶瓷纖維的微觀結構遭到破壞。本工作首次采用靜電紡絲法制備了（La_0.2Sm_0.2Eu_0.2Gd_0.2Tm_0.2）₂Zr₂O₇高熵陶瓷納米纖維（HE-RE₂Zr₂O₇纖維）。XRD和TEM分析表明HE-RE₂Zr₂O₇纖維以純相形式存在，稀土元素分布均勻。SEM圖像顯示HE-RE₂Zr₂O₇纖維在1000℃下0-5h可保持致密結構。在1000℃下退火0h-2.5h后，HE-RE₂Zr₂O₇纖維的平均直徑從169.34nm增加到176.95nm，La₂Zr₂O₇纖維的平均直徑從174.52nm增加到215.14nm。HE-RE₂Zr₂O₇纖維的熱導率約為0.23 W·m^-1 K^-1。高熵材料的緩慢擴散效應以及HE-RE₂Zr₂O₇纖維直徑的緩慢增長和優異的熱穩定性促進了其作為高溫隔熱材料的廣泛應用。

圖1.（a）[RECl₃&ZrOCl₂]/PVP復合纖維的TG/DSC曲線，（b）[RECl₃&ZrOCl₂]/PVP復合纖維在不同溫度下燒結的FTIR光譜。

圖2.（a）所制備的HE-RE₂Zr₂O₇纖維在1000℃下的XRD圖譜，以及根據ICDD/JCPDS卡獲得的單組分Ln₂Zr₂O₇（Ln=La，Sm，Eu，Gd，Tm）的XRD圖譜。

圖3.（a）所合成HE-RE₂Zr₂O₇纖維的TEM圖像，（b）HR-TEM圖像，（c）SAED圖譜。

圖4.纖維的HR-TEM高角度環形暗場（HAADF）圖像以及從EDS中選擇的相應成分圖。

圖5.（a）[RECl₃&ZrOCl₂]/PVP復合纖維，（b）HE-RE₂Zr₂O₇纖維在1000℃下的SEM顯微照片。

圖6.HE-RE₂Zr₂O₇纖維的形成機理示意圖。