Ultrastrong and High Thermal Insulating Porous High‐Entropy Ceramics up to 2000 °C

材料科学 微尺度化学 复合材料 抗压强度 陶瓷 热导率 多孔性 保温 热稳定性 热的 制作 收缩率 化学工程 图层(电子) 热力学 病理 替代医学 数学 数学教育 医学 工程类 物理
作者
Zihao Wen,Zhongyu Tang,Yiwen Liu,Lei Zhuang,Hulei Yu,Yanhui Chu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:36 (14): e2311870-e2311870 被引量:130
标识
DOI:10.1002/adma.202311870
摘要

High mechanical load-carrying capability and thermal insulating performance are crucial to thermal-insulation materials under extreme conditions. However, these features are often difficult to achieve simultaneously in conventional porous ceramics. Here, for the first time, it is reported a multiscale structure design and fast fabrication of 9-cation porous high-entropy diboride ceramics via an ultrafast high-temperature synthesis technique that can lead to exceptional mechanical load-bearing capability and high thermal insulation performance. With the construction of multiscale structures involving ultrafine pores at the microscale, high-quality interfaces between building blocks at the nanoscale, and severe lattice distortion at the atomic scale, the materials with an ≈50% porosity exhibit an ultrahigh compressive strength of up to ≈337 MPa at room temperature and a thermal conductivity as low as ≈0.76 W m-1 K-1. More importantly, they demonstrate exceptional thermal stability, with merely ≈2.4% volume shrinkage after 2000 °C annealing. They also show an ultrahigh compressive strength of ≈690 MPa up to 2000 °C, displaying a ductile compressive behavior. The excellent mechanical and thermal insulating properties offer an attractive material for reliable thermal insulation under extreme conditions.
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