先进材料 AM，兰州化学物理研究所 高熵红外辐射材料新突破！节能降碳利器

来自 实验室仪器网

中国科学院兰州化学物理研究所高祥虎研究员团队在高熵红外辐射节能材料领域取得重大突破，相关成果发表于国际材料领域顶级期刊《先进材料》，为工业高温节能、火力发电、冶金、石化等领域的低碳改造提供了全新材料方案。

工业高温节能是实现“双碳”目标的关键环节，高温红外辐射涂层可通过强化红外辐射传热降低能耗。传统氧化物材料发射率低、高温稳定性差，难以满足极端工况需求。高熵氧化物凭借晶格畸变、混合价态与氧空位丰富等特性，成为新一代红外辐射材料的研究热点。

团队针对构型熵、位点反转、缺陷化学与红外辐射性能的耦合机制难题，创新提出熵驱动反尖晶石有序化耦合通用策略，采用低成本固相法成功制备中熵氧化物（Co₀.₂₅Ni₀.₂₅Mn₀.₂₅Cu₀.₂₅）Cr₂O₄。该材料实现从普通尖晶石向近黑体、耐高温红外辐射体的转变。

测试结果显示，该材料在0.78—16μm全波段红外发射率高达0.90；在1000℃以上核心换热窗口（2—8μm）发射率为传统二元氧化物的两倍以上。在1300℃高温老化200小时后，仍保持稳定单相结构与高发射率，具备极强的耐高温与抗老化能力。同时，材料在800℃下热导率仅0.53W・m⁻¹・K⁻¹，隔热性能优异。

该材料可制成可喷涂涂层，在钢材与耐火材料表面发射率可达0.96，模拟工业应用可使炉内温度提升约44.3℃，节能增效显著。

研究结合光谱实验与密度泛函理论计算证实，高构型熵与反尖晶石有序化协同作用，通过强化轨道杂化、窄化带隙、增强电子–声子耦合，实现红外辐射性能精准调控。

此项突破不仅建立了高熵氧化物红外辐射性能的构效关系，也为高温热管理、能量转换、环保节能等领域下一代耐高温、高效率功能材料的开发提供了理论与技术支撑，对推动工业领域节能降碳具有重要工程价值。

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