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[材料资讯] 陶绪堂、赵显教授团队在单晶光纤高温传感技术领域获新进展

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发表于 2021-8-17 16:36:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
近日,山东大学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(LHPG)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。相关研究成果以“Design and directional growth of (Mg1-xZnx)(Al1-yCry)2O4single-crystal fibers for high-sensitivity and high-temperature sensing based on lattice doping engineering and acoustic anisotropy”为题(DOI: 10.1002/adfm.202103224),发表于材料科学领域国际著名期刊Advanced Functional Materials(中科院一区Top期刊,IF:18.808)。山东大学为第一完成单位,陶绪堂教授、赵显教授、贾志泰教授为共同通讯作者,山东大学晶体材料研究院博士研究生王涛、王浩元为共同第一作者。

单晶光纤

单晶光纤
        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的材料短板(强氧化环境中稳定性较差、成本高等)以及红外测温技术的局限性(背景辐射干扰大、难以精准探查物体内部温度等)。该研究工作通过设计晶体光纤的格位组份和结晶取向,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。以[110]取向(Mg0.9Zn0.1)(Al0.995Cr0.005)2O4作为超声波导的高温传感器在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。
        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,该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、111引智基地和晶体材料国家重点实验室等支持。
       文章链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202103224


        文章来源:山东大学
       陶绪堂,山东大学教授,男,1962年9月出生于江西省新建县。1983年毕业于山东大学化学系,获得学士学位。同年考入山东大学晶体材料研究所,师从蒋民华教授。1986年获硕士学位并留校工作,1991年10月赴日留学,2002年8月回国工作。现任山东大学教授、晶体材料研究所所长、晶体材料国家重点实验室主任。2002年度教育部长江学者特聘教授、2003年度国家杰出青年基金、2005年度教育部创新团队和2007年度国家自然科学基金委创新群体学术带头人。兼任中国硅酸盐学会理事,中国晶体学会理事,中国硅酸盐学会晶体生长专业委员会副主任,中国物理学会固体缺陷专业委员会副主任,第六届教育部科学技术委员会国防科技学部委员。
        赵显,山东大学晶体材料国家重点实验室教授,博导。国防973首席科学家,中央军委科技委材料主题专家。主持国家自然科学基金重大研究计划、973重大基础研究前期专项、国家自然科学基金面上项目以及武器预研基金等多个项目。近五年来共发表SCI论文100余篇,研究成果得到了国际知名学术期刊的正面引用及评价,多篇被《Virtual Journal of Ultrafast Science》收录。作为第一完成人的研究工作《非线性光学分子功能材料的理论研究与表征》获得2012年度教育部高等学校科学研究优秀成果自然科学二等奖。指导完成山东省优秀博士毕业论文1篇,合作指导完成瑞典化学会最佳优秀博士论文1篇。
      贾志泰,男,1981年1月生于山西省平遥县。1999年考入山东大学化学院,2003年进入山东大学晶体材料研究所攻读研究生,期间获国家留学基金委资助,赴意大利比萨大学物理系留学两年。主要从事人工晶体的生长及性能研究,采用提拉法(Czochralski)、微下拉法(micro-pulling-down)、及激光加热基座法(LHPG: Laser Heated Pedestal Growth),开展激光晶体(大口径体块晶体及单晶光纤)、闪烁晶体、磁光晶体、氧化物半导体晶体等的研究。主持和参加了国家973,863,国家自然基金委青年基金和仪器专项,山东省科技发展计划,中国博士后科学基金等。

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