近日，據(jù)山東大學消息，該校晶體材料國家重點實驗室陶緒堂教授、賈志泰教授，與光學高等研究中心趙顯教授及中北大學王高教授合作，通過第一性原理計算輔助材料設計，并利用激光加熱基座技術(shù)成功制備出高熔點(>2100 ℃)、大長徑比的尖晶石結(jié)構(gòu)MgAl2O4及其格位摻雜的系列單晶光纖，并將其作為超聲波導光纖成功研制出測溫極限>2000℃的抗氧化高溫傳感器，為惡劣環(huán)境下超高溫探測開辟了嶄新的發(fā)展思路和技術(shù)途徑。相關研究成果發(fā)表于材料科學領域國際著名期刊Advanced Functional Materials。

在化石能源、核能利用以及航空發(fā)動機研制等關鍵技術(shù)領域，通常會面臨高溫、高壓、強氧化、強腐蝕、強電磁干擾等惡劣作業(yè)環(huán)境。對該環(huán)境下溫度的長時間原位實時監(jiān)測，能夠為裝備健康狀態(tài)監(jiān)控以及技術(shù)優(yōu)化提供關鍵數(shù)據(jù)，是亟待解決的關鍵科學和技術(shù)難題，并列入“十四五”國家重點研發(fā)計劃“智能傳感器”重點專項。

研究團隊將抗氧化的MgAl2O4不同型號單晶光纖與超聲波導測溫技術(shù)相結(jié)合，彌補了傳統(tǒng)貴金屬熱電偶測溫技術(shù)在強氧化環(huán)境中穩(wěn)定性較差、成本高等的材料短板，以及紅外測溫技術(shù)背景輻射干擾大、難以精準探查物體內(nèi)部溫度等局限性。

該研究工作通過設計晶體光纖的格位組分和結(jié)晶取向，優(yōu)化了單晶光纖的高溫聲學特性，大幅提升了傳感器的靈敏度及分辨率。該高溫傳感器在500℃下的溫度分辨率為1℃，1200℃下的溫度分辨率可達0.74℃，其性能隨溫度升高呈明顯上升趨勢，展現(xiàn)出該材料體系在超高溫環(huán)境下的巨大應用潛力。

了解，晶體材料國家重點實驗室目前是由材料學、凝聚態(tài)物理兩個國家級重點學科和材料科學與工程、物理學、化學三個一級學科博士點支撐的高層次人才培養(yǎng)基地以及上、中、下游緊密銜接的科技成果輻射基地。主要研究方向是功能晶體材料及其制備技術(shù)的研究;晶體物理性能及相關器件的研究;低維材料的制備及相關器件的研究;晶體生長過程和晶體基礎理論研究等。

晶體材料國家重點實驗室的陶緒堂教授團隊長期致力于氧化物單晶光纖的制備與應用技術(shù)研究。陶緒堂教授提倡從體塊晶體到微納米晶體，從材料、器件到產(chǎn)業(yè)化應用的多維度、全鏈條研究理念。提出了從具有Λ型電荷轉(zhuǎn)移分子中探索非線性光學材料的思想，首次在有機高分子非線性光學材料中實現(xiàn)了雙折射位相匹配。開辟了從有機金屬絡合物高分子中探索非線性光學和電致發(fā)光復合材料的新領域，并首次報道了多分支高分子電致發(fā)光材料。