近日，山東大學晶體材料國家重點實驗室陶緒堂教授、賈誌泰教授，與光學高等研究中心趙顯教授及中北大學王高教授合作，通過第一性原理計算輔助材料設計，並利用激光加熱基座技術（LHPG）成功製備出高熔點（>2100 ℃）、大長徑比的尖晶石結構MgAl2O4及其格位摻雜的係列單晶光纖，並將其作為超聲波導光纖成功研製出測溫極限>2000℃的抗氧化高溫傳感器，為惡劣環境下超高溫探測開辟了嶄新的發展思路和技術途徑。相關研究成果以“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”為題（DOI: 10.1002/adfm.202103224），發表於材料科學領域國際著名期刊Advanced Functional Materials（中科院一區Top期刊，IF:18.808）。山東大學為第一完成單位，陶緒堂教授、趙顯教授、賈誌泰教授為共同通訊作者，山東大學晶體材料研究院博士研究生王濤、王浩元為共同第一作者。

　　在化石能源、核能利用以及航空發動機研製等關鍵技術領域，通常會麵臨高溫、高壓、強氧化、強腐蝕、強電磁幹擾等惡劣作業環境。對該環境下溫度的長時間原位實時監測，能夠為裝備健康狀態監控以及技術優化提供關鍵數據，是亟待解決的關鍵科學和技術難題，並列入“十四五”國家重點研發計劃“智能傳感器”重點專項。研究團隊將抗氧化的MgAl2O4不同型號單晶光纖與超聲波導測溫技術相結合，彌補了傳統貴金屬熱電偶測溫技術的材料短板（強氧化環境中穩定性較差、成本高等）以及紅外測溫技術的局限性（背景輻射幹擾大、難以精準探查物體內部溫度等）。該研究工作通過設計晶體光纖的格位組份和結晶取向，優化了單晶光纖的高溫聲學特性，大幅提升了傳感器的靈敏度及分辨率。以[110]取向(Mg0.9Zn0.1)(Al0.995Cr0.005)2O4作為超聲波導的高溫傳感器在500℃下的溫度分辨率為1℃，1200℃下的溫度分辨率可達0.74℃，其性能隨溫度升高呈明顯上升趨勢，展現出該材料體係在超高溫環境下的巨大應用潛力。

　　陶緒堂教授團隊長期致力於氧化物單晶光纖的製備與應用技術研究，該研究工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、111引智基地和晶體材料國家重點實驗室等支持。