全球首创环境友好型热障涂层材料--开创航空领域大幅减碳新方向

简介

一、项目背景 实现碳达峰碳中和，是党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策，“双碳”目标具有明显的紧迫性和艰巨性。党的二十大指出发展绿色航空制造业是提升航空制造业未来竞争力的重大举措。热障涂层技术是实现国家节能减排战略的绿色助推器，也是世界各国航空推进计划的关键技术之一。然而，由于热障涂层性能差引起发动机热效率低、涡轮进口温度低以及维护成本高，进而导致碳排放量大、发动机推重比低和经济成本高，阻碍工业的发展。热障涂层性能差的原因之一是当前使用的材料YSZ综合性能不佳，亟需开发新型涂层材料替代之。 二、产品介绍 针对以上痛点难题，在历经157次实地走访、382次集体讨论和876次反复实验后，历时1165天，团队成功研制出一款环境友好型稀土复合氧化物新材料。该材料具有较高的熔点（2700℃）、较低的热导率（0.5 W/(m·k)）、较大的热膨胀系数等，在1300℃下能够长期稳定安全使用，应用该材料将能够有效提升发动机热效率和推重比，减少经济成本。 三、技术创新 团队掌握三大核心技术：1.利用缺陷工程在CeO2中引入适量氧空位，增强声子散射，解决了碳排放量大的难题；2.利用大半径La取代小半径Ce，降低晶格能，解决了低推重比的难题；3.采用固相合成路线，无需大量资产投入，降低了成本花费高的难题。 四、研究成果 团队成员共申请6件发明专利（第一作者有3件），以第一作者身份发表论文17篇（Q1区SCI论文7篇），获批立项5项大学生创新研究项目（省级4项）和2项企业合作项目。 五、应用成效 案例1：在某发动机叶片表面制备双陶瓷层涂层，1300℃的热冲击寿命超过500次。案例2：与宁波东达磁电达成合作，在稀土永磁体上制备一层涂层可以阻止磁铁在高温环境下磁性消失，从而提升电机的整体性能和寿命。案例3：与江西美森新能源达成合作，在锂离子电池组热管理材料方面合作研究，在包壳体或模组表面喷涂热障涂层，提高电池抗火能力，延长救援时间。 六、社会价值 1、服务社会需求：通过研发新型隔热材料，提升航空发动机工作效率，助力燃料充分燃烧，实现节能减排、绿色发展的目标。2、推动科技创新：产品优异的热物理性能使其具有更高的安全服役温度，可提升涡轮入口温度和发动机推重比。3、实现军民融合：产品具有较低的经济成本，有利于在更多领域特别是民用领域进行推广使用，为社会发展注入强劲动力。