近日，江西科技师范大学材料与能源学院/材料表面工程江西省重点实验室多树旺教授课题组在热障涂层材料研究领域取得重要进展。相关成果以题为“Sm3+ substitution-mediated oxygen vacancy clustering: Theoretical analysis and experimental verification for suppressing low-temperature contraction of La2Ce2O7 ceramics”发表在《Journal of Advanced Ceramics》（中国科学院I区top期刊，IF = 16.6）。该研究通过Sm3+同价掺杂策略，将La2Ce2O7陶瓷的低温收缩率降低88.5%，为下一代航空发动机与燃气轮机热障涂层的设计与应用提供了全新思路。
该研究创新性地提出“氧空位浓度－分布双因素调控”理论，通过Sm3+掺杂诱导氧空位团簇形成，显著抑制晶格收缩，提升材料热膨胀性能。最优组分(La0.8Sm0.2)2Ce2O7在600–850 K区间的线性收缩率由12.46%降至1.43%，热膨胀系数提升12.56%。
课题组通过球差校正扫描透射电子显微镜在原子尺度直接观测到氧空位团簇结构，结合密度泛函理论计算，揭示了“位错应力场+静电吸引”双驱动机制，为同类材料的缺陷工程调控提供了实验与理论依据。该成果不仅推动了热障涂层材料的基础研究，也为系列稀土铈酸盐材料的性能优化提供了可复用的材料设计策略。
论文第一作者为江西科技师范大学材料与能源学院在读硕士研究生桑睿格，通讯作者为张豪副教授与多树旺教授。该研究得到国家自然科学基金、江西省自然科学基金等多个科研项目的支持。
