Suppressing the phase transition of ZrP 2O 7 by defect and entropy regulation for high-temperature wave-transparent material application

材料科学 电介质 声子 凝聚态物理 相变 热导率 拉曼散射 散射 晶体结构 拉曼光谱 光学 光电子学 结晶学 复合材料 化学 物理
作者
Peng Liu,Tian Zhao,Zhilin Chen,Shuping Wen,Liya Zheng,Bin Li
出处
期刊:Journal of Advanced Ceramics [Springer Nature]
卷期号:13 (8): 1164-1177
标识
DOI:10.26599/jac.2024.9220926
摘要

ZrP2O7 is a promising wave-transparent material candidate due to the low dielectric constant and low dielectric loss, while the inherent phase transition characteristic at about 300 ℃ limits its high-temperature application. Therefore, suppressing the phase transition is necessary for ZrP2O7 to serve in extremely harsh environments. In this work, introducing Ti and Hf into ZrP2O7 causes significant lattice distortion and an increase in entropy, both of which synergistically limit the crystal structure transformation. In addition, enhanced phonon scattering by mismatch of atomic mass and local distortion leads to a reduction in the thermal conductivity. Lattice distortions also cause changes in both bond length and tilting angle, so that (Ti1/3Zr1/3Hf1/3)P2O7 does not undergo a sudden expansion like ZrP2O7. (Ti1/3Zr1/3Hf1/3)P2O7 maintains excellent dielectric properties, which highlights it as a promising high-temperature wave-transparent material.
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