节能减排是经济社会可持续发展的迫切需求。高温工业窑炉是重要的高能耗设备之一,降低其能耗具有重要意义。本论文针对高温工业窑炉的炉衬材料,提出开发磁铅石结构新型LnMeAl₁₁O₁₉低导热系数耐高温隔热材料,并在高温热传导等方面的应用上开展研究工作,实现高温工业窑炉的节能降耗。采用高温固相合成法制备得到了不同稀土离子Ln3+（La、Ce、Nd、Sm、Eu、Gd）和过渡金属离子Me2+（Mn、Co、Ni、Zn）取代的LnMeAl₁₁O₁₉单相材料,优化的工艺条件分别为1550°C和1600°C并保温5h,产物均为磁铅石结构,其板片状晶粒尺寸随着合成温度升高而增大,晶胞参数随Ln3+离子半径降低而减小,随Me2+原子质量增加而减小。利用无压烧结工艺制备得到了不同稀土离子和过渡金属离子取代的LnMeAl₁₁O₁₉陶瓷材料,对其力学和热物理性能进行了系统研究,发现Ln3+离子半径减小或Me2+原子质量增大会增强LnMeAl₁₁O₁₉材料的力学性能并降低其导热系数,其机制为小半径离子取代使晶胞体积收缩并导致其体积密度增大和声子散射增强。稀土离子取代产物中GdMgAl11O19在25°C至800°C温度范围的导热系数最低,为1.91-1.78W/m?K;过渡金属取代产物中LaZnAl11O19的性能最优,其抗折强度和断裂韧性分别为163.3MPa和3.3MPa?m1/2。研究了稀土离子Pr3+、Sm3+、Dy3+、Ho3+、Er3+和Tm3+单/双掺杂的LaMgAl₁₁O₁₉材料的光-光转换性能,结果发现材料的光-光转换过程、光转换光谱和激发态寿命与掺杂稀土离子4f层电子在特定能级辐射跃迁相关;发现Sm3+→Eu3+、Tm3+→Dy3+和Er3+→Sm3+三对稀土离子间具有明显的能量传递作用,其机制为辐射再吸收和共振能量传递;光转换性能浓度猝灭和温度猝灭现象的机理为激活剂离子间的级联能量传递和交叉弛豫作用。系统研究了成分和温度等因素对LaMgAl₁₁O₁₉系材料高温红外热-光转换性能的影响,研究表明稀土离子和过渡金属离子取代或掺杂可以明显提高LaMgAl₁₁O₁₉材料的高温平均发射率,其中LaMgAl₁₁O₁₉:Er3+,Sm3+和LaZnAl11O19材料在800°C的平均发射率可达0.906和0.915;温度升高也能够显著增大LaMgAl₁₁O₁₉系材料的热-光转换发射光谱强度和光谱发射率。在氧化铝陶瓷片表面制备LaMgAl₁₁O₁₉涂层能够显著降低陶瓷的高温热传导性能,结果表明LaMgAl₁₁O₁₉系材料可在工业窑炉炉衬材料工作面的低导热节能隔热层新材料方面具有重要的应用前景。