山东大学发布极限测温超过两千度的超高温传感器

近日，据山东大学消息，该校晶体材料国家重点实验室陶绪堂教授、贾志泰教授，与光学高等研究中心赵显教授及中北大学王高教授合作，通过第一性原理计算辅助材料设计，并利用激光加热基座技术成功制备出高熔点(>2100 ℃)、大长径比的尖晶石结构MgAl2O4及其格位掺杂的系列单晶光纤，并将其作为超声波导光纤成功研制出测温极限>2000℃的抗氧化高温传感器，为恶劣环境下超高温探测开辟了崭新的发展思路和技术途径。相关研究成果发表于材料科学领域国际著名期刊Advanced Functional Materials。

在化石能源、核能利用以及航空发动机研制等关键技术领域，通常会面临高温、高压、强氧化、强腐蚀、强电磁干扰等恶劣作业环境。对该环境下温度的长时间原位实时监测，能够为装备健康状态监控以及技术优化提供关键数据，是亟待解决的关键科学和技术难题，并列入“十四五”国家重点研发计划“智能传感器”重点专项。

研究团队将抗氧化的MgAl2O4不同型号单晶光纤与超声波导测温技术相结合，弥补了传统贵金属热电偶测温技术在强氧化环境中稳定性较差、成本高等的材料短板，以及红外测温技术背景辐射干扰大、难以精准探查物体内部温度等局限性。

该研究工作通过设计晶体光纤的格位组分和结晶取向，优化了单晶光纤的高温声学特性，大幅提升了传感器的灵敏度及分辨率。该高温传感器在500℃下的温度分辨率为1℃，1200℃下的温度分辨率可达0.74℃，其性能随温度升高呈明显上升趋势，展现出该材料体系在超高温环境下的巨大应用潜力。

了解，晶体材料国家重点实验室目前是由材料学、凝聚态物理两个国家级重点学科和材料科学与工程、物理学、化学三个一级学科博士点支撑的高层次人才培养基地以及上、中、下游紧密衔接的科技成果辐射基地。主要研究方向是功能晶体材料及其制备技术的研究;晶体物理性能及相关器件的研究;低维材料的制备及相关器件的研究;晶体生长过程和晶体基础理论研究等。

晶体材料国家重点实验室的陶绪堂教授团队长期致力于氧化物单晶光纤的制备与应用技术研究。陶绪堂教授提倡从体块晶体到微纳米晶体，从材料、器件到产业化应用的多维度、全链条研究理念。提出了从具有Λ型电荷转移分子中探索非线性光学材料的思想，首次在有机高分子非线性光学材料中实现了双折射位相匹配。开辟了从有机金属络合物高分子中探索非线性光学和电致发光复合材料的新领域，并首次报道了多分支高分子电致发光材料。