近年來，我國(guó)冶金、特種加工、汽車、航空航天等行業(yè)的技術(shù)升級(jí)，對(duì)1000℃以上的溫度精確測(cè)控需求日益增長(zhǎng)。負(fù)溫度系數(shù)（NTC，Negative Temperature Coefficient）熱敏電阻由于其靈敏度高、響應(yīng)快速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及成本低廉而被視為是經(jīng)濟(jì)性最佳的高溫傳感器解決方案之一，因此受到了廣泛關(guān)注。 熱敏電阻若想長(zhǎng)期適用于25～1300℃的超寬溫區(qū)，NTC熱敏陶瓷必須在高溫下具備高電阻率的同時(shí)，還必須兼顧適宜的材料常數(shù)B值。然而，由于電阻率和B值之間存在正相關(guān)關(guān)系，因此二者的協(xié)同反向調(diào)控一直是NTC熱敏陶瓷的研究難點(diǎn)。另外，隨著適用溫度的提高，尤其是在超過1000℃后隨著導(dǎo)電機(jī)制的改變以及晶體結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重畸變，傳統(tǒng)高溫NTC熱敏陶瓷往往難以保持穩(wěn)定而表現(xiàn)出較差的高溫老化特性。近日，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所材料物理與化學(xué)研究室科研團(tuán)隊(duì)通過多主元稀土元素的共摻雜策略，研發(fā)出具有高熵特征的鈣鈦礦型鉻酸鹽基高溫NTC熱敏陶瓷(La0.2Nd0.2Sm0.2Eu0.2Gd0.2)CrO3。研究發(fā)現(xiàn)，基于多主元稀土元素間的協(xié)同機(jī)制，該材料不僅具備不高于2400K的材料常數(shù)B值，還在高溫下表現(xiàn)出較高電阻率，由此可滿足最高1300℃、最低至室溫25°C的超寬溫區(qū)內(nèi)潛在測(cè)控溫應(yīng)用需求。此外，多主元共摻雜所構(gòu)筑的“熵穩(wěn)定”結(jié)構(gòu)還在高溫下表現(xiàn)出優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而賦予該材料在適用溫度上限1300℃的高溫下優(yōu)異的電學(xué)穩(wěn)定性。更重要的是，研究還發(fā)現(xiàn)通過分子動(dòng)力學(xué)模擬獲得的材料超晶胞在高溫下的總能量變化與其在該溫度下的老化特性存在關(guān)聯(lián)性，這為評(píng)估高溫?zé)崦籼沾傻睦匣匦蕴峁┝艘环N快速和高效的方法。 相關(guān)成果以“High-entropy Chromate (La0.2Nd0.2Sm0.2Eu0.2Gd0.2)CrO3 for High-Temperature NTC Thermistors”為題發(fā)表于Elsevier出版社旗下期刊Scripta Materialia（2024，246，116087）上，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所為第一單位，博士研究生陳肖伊為第一作者，高博副研究員(第4批會(huì)員)和孔雯雯副研究員(第11批會(huì)員)為共同通訊作者。該研究工作得到中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、新疆天山英才青年科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃、新疆杰出青年科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。
| 
