热障涂层广泛应用于先进燃气轮机和航空发 动机 的 热 端 部 件，以 提 高 发 动 机 的 效 率 和 稳 定 性。氧化锆因其低热导率而常被用作热障涂层 材料。而氧化锆在高于950℃的温度下会发生相 变，导致内应力增加，体积膨胀。从高的使用温度 冷却到室温后，氧化锆涂层会形成较高的拉应力， 经过多次高温冷却循环后，积累的内部拉应力将超 过氧化锆的强度，最终涂层形成裂纹导致失效。因 此通过在氧化锆中掺杂稳定剂的方式，如Y2O3、MgO、CeO2和CaO可以防止氧化锆在高温下发生相变。Y2O3是目前应用最广泛的稳定剂，常使 用质量分数为６％～12％的Y2O3作为稳定剂， 特别是添加８mol的Y2O3所制备的YSZ（８YSZ） 具有稳定的立方结构。同时，８YSZ在1000℃时 的热导率为2.3W·m-1·k-1。而常用热障 涂层制备方法有电子束物理气相沉积（EB-PVD） 和等离子喷涂（APS）。等离子喷涂制备的8YSZ热障涂层，拥有比块体8YSZ低得多的热导率，可 起到很好的隔热效果，主要是因为等离子喷涂涂层 具有典型的层状结构特征，在沉积的粉末之间有许 多未结合区，有利于热障涂层获得更低的热导率、 更好的隔热效果。因此，为了进一步降低热障 涂层的热导率，可以通过额外添加造孔剂进一步提 高孔隙含量，如聚丙烯（PP）、聚甲基 丙 烯 酸 甲 酯 （PMMA）、高密度聚乙烯（HDPE）等可在热障涂 层 中 引 入 微 米 和 几 十 微 米 的 较 大 尺 寸 封 闭 孔 隙。文献使 用 具 有 纳 米 核 壳 结 构 的YSZ中空球形粉末，通过大气等离子喷涂制备了具有纳 米和微米尺度的热障涂层。文献使用聚酯粉 末在热障涂层中形成了数十微米尺度的大孔隙，其 孔隙率约为40％，在1100℃时的导热系数非常 低，约为0.3Ｗ·ｍ-1·ｋ-1。因此，在热障涂层中 引入封闭的孔隙将有利于降低涂层的热导率，提高 涂层的隔热性能。然而，陶瓷在烧结过程中气孔会 逐渐愈合。此外，在热障涂层中，使用温度变得越 来越高，当接近烧结温度时纳米尺寸的孔隙会使材料的烧结活性变强，纳米级小尺寸孔隙会因为烧结 而消失，导致涂层的热导率会增加。
因此，在纳米和微米尺度上研究具有多尺度孔 隙结构的热障涂层在高温下长期服役后热导率的 演变机制有利于解决涂层服役后热导率升高的问 题，提高涂层的隔热性能。
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