发布时间 : 星期日 文章陶瓷塔轮新材料研究更新完毕开始阅读c861cad3360cba1aa811da12
的差距。研究表明SiC和Al2O3纤维是两种最具发展前景的陶瓷纤维,适用于陶瓷基和金属间化合物基复合材料，美、日等国均在加紧研究。现可用于1400℃的Hi-Ni CalonSiC纤维在日本已商品化，在美国直径为30μm的α-SiC纤维的室温强度已达1600MPa,预计可用于1600-1650℃;小直径单晶Al2O3纤维的强度已达4000MPa,1550～1600℃以上才开始蠕变。在863支持下，国内成功开发了SiC、Al2O3连续纤维制备技术，但性能与国外相比有一定差距。中国科学院金属研究采用射频加热CVD工艺，制备出带有外表面涂层的连续SiC（W芯）纤维，直径100μm，抗张强度3500MPa。中国科学院煤炭化学研究所采用射频加热CVD连续SiC（C芯）纤维,抗拉强度3700MPa，抗拉模量400GPa，平均直径110μm；煤化所采用溶胶凝胶法将铝转变为氧化铝纤维，平均直径3μ，抗拉强度1000 Mpa，弹性模量150 Gpa，最高使用温度1100-1500℃。国防科技大学采用聚铝碳硅烷（PACS）陶瓷先驱体聚合物。经熔融纺丝、烧成与高温烧结，制备碳化硅纤维SiC(Al)。
导弹的超高速化、远程移动式固体战略导弹、大功率运载火箭、天地往返系统等对先进陶瓷的研究提出了越来越多的需求和越来越高的要求。发展低密度、耐高温、高比强、高比模、抗热震、抗烧蚀的各类先进陶瓷材料和结构，对提高射程、改善命中精度和提高卫星远地点姿控、轨控发动机的工作寿命多至关重要。世界上各航天大国已成功地将先进陶瓷材料用于卫星和导弹中，如作为高质量比全C/C喷管的结构隔热材料、小推力液体火箭发动机的燃烧室-喷管材料、航天飞机用C/SiC头锥和机翼前缘等，对于上述瞬时或有限寿命使用的先进陶瓷，其服役温度可达2000-2200℃。未来航天技术的发展将对先进陶瓷提出更高的要求，近零烧蚀超高温陶瓷、抗高温氧化连续纤维增强陶瓷、轻质和维护方便的防热结构、大尺寸耐高温高透波率天线头罩等领域将得到迅速发展。
先进陶瓷具有高硬度、高强度、低密度等优良特性，因而陶瓷装甲具有较好的抗弹性能，尤其是对付动能穿甲弹的效果更好。
2）新概念武器用新材料
一般高温陶瓷材料的预期使用温度在1400℃-1500℃，而超高温材料是指能在1800℃以上使用的材料,主要包括过渡金属(Ti、Zr、Ta等)的硼化物、碳化物以及近年出现的Si-B-C-N超高温陶瓷材料等，还可以包括碳(石墨)和氮化硼等。这类材料的主要特点是超高温熔点、超高温稳定、超高温耐腐蚀性。应用背景有：国防，航天，超高温电极，超高温耐腐蚀容器或保护器(与熔融金属接触)，超高温涂层等。对过渡金属硼化物、碳化物的研究在上世纪50-60年代较盛行，但由于其难以烧结而探索了各种烧结助剂。然而这些助剂的存在使过渡金属硼化物、碳化物的本征高温特性不能全面发挥。同时由于过渡金属硼化物、碳化物的粉末在空气中易氧化，从而使烧结体的高温性能恶化，使从降低粉末粒径来提高烧结活性的努力遇到困难。开发新的制备和烧结技术是克服这一难关的关键，其中反应烧结技术将受到重视。近年来，对Si-B-C-N超高温陶瓷材料的研究发展很快。制备工艺主要是采用有机前驱体法。对超高温稳定化机理的研究主要集中在硼的作用上。目前正在探索其作为超高温涂层材料方面的应用。有机前驱体法工艺复杂，操作严格，成本高。对超高温稳定化机理还缺乏深层的理解。因此，探索和开发新的制备技术，深入探讨超高温稳定化机理，探索和设计其他超高温材料系统(包括化学组成，相组成和显微结构设计)，将成为重要的研究内容。
自从1991年碳纳米管（CNTs）问世以来，无论是在CNTs的制备工艺还是在CNTs的应用开发方面都开展了大量的卓有成效的工作，目前，有关CNTs复合材料的研究成为复合材料领域的研究热点之一，其中聚合物基CNTs复合材料的研究主要集中在其介电、电磁性能方面，而对于
陶瓷基CNTs复合材料的研究主要集中在力学性能方面，虽然最近报道了CNTs在贮氢等方面的广阔应用前景，但对于CNTs陶瓷基复合材料的功能性研究方面却鲜有报道。考虑到由于CNTs的纳米尺度效应而具有的特殊介电、电磁功能特性，CNTs陶瓷基复合材料的功能性开发值得重视。因此，通过合理的界面相容性的设计和研究，将CNTs与陶瓷基体实现有机复合，一方面可以借助CNTs的高比强和高模量的特性来增强陶瓷基体强度，提高韧性，满足材料承载的要求，另一方面，利用CNTs的吸波特性开发陶瓷基复合材料的吸波功能，满足材料隐身的目的。CNTs陶瓷基复合材料除了用作吸波材料在航空飞行器等军事领域应用外，用作电磁波屏蔽材料在军用和民用方面也具有广阔的应用前景。现代高科技战争中的新型电子对抗技术，其核心之一是释放宽频率和波长的强电磁波来破坏对方军事设施中的电子设备的遥感、遥测和遥控等功能，使对方的军事设施处于失控状态，达到突袭的目的。因此，开展CNTs陶瓷基复合材料的研究具有重要的意义。
4、面向改善人类生活环境大和提高生活质量的新材料技术 1）生态环境材料
无机材料在环境保护中做出了贡献。废气的处理是环保的重要方面，将废气转化为无害的气体需要多孔或蜂窝状的陶瓷作为转化器的载体材料或催化／载体一体化材料.其他各种高温吸附、分离和催化材料等也是先进陶瓷材料。清洁能源如太阳能、核能、燃料电池等，均离不开无机非金属材料。
美国、日本以及欧洲的一些国家已成功地将各类多孔陶瓷应用于汽车尾气的净化、燃煤电厂锅炉烟气微细粒子的过滤、噪音污染控制以及化工和冶金等工业的清洁生产。在我国，随着
机动车辆的不断增加，由机动车排放造成的大气污染日益突出；另一方面，大型燃煤电站锅炉烟气以及大中型燃煤工业锅炉烟气进一步加剧了我国的大气污染。针对我国控制大气细粒污染的紧迫需求，必须加紧研制、开发出适合我国机动车排气污染控制用的微粒捕集器以及适合我国燃煤电厂锅炉烟气与大中型燃煤工业锅炉烟气微细粒子控制的高效除尘器。在实际应用中，这些微粒过滤器不仅要耐受多种气体的化学侵蚀，而且要经受一定程度的应力或热冲击。因此，微粒过滤器必须具有高的机械强度、高的熔点、低的热膨胀系数、良好的热传导性能和优良的化学稳定性以及小的气体流通阻力。多孔碳化硅与莫来石陶瓷因其良好的高温力学强度和化学稳定性以及优异的耐热冲击性能而被认为是用作机动车尾气与燃煤工业锅炉烟气微粒过滤器的最理想的候选者，并已在一些发达国家获得成功应用。但是，多孔碳化硅与莫来石陶瓷的制备通常需要采用细的原料和高的烧结温度，其生产成本很高。这在很大程度上抑制了多孔碳化硅与莫来石陶瓷作为微粒过滤器的商业化应用。
2）能源材料
能源是现代社会的重要支柱。目前水力发电、碳基化石能源仍是现代社会能源消耗的主流。清洁、可持续能源成为能源技术的发展方向。燃料电池可以一种直接将燃料和氧化剂中的化学能等温、高效（50-70%）、环境有好地转化为电能，是一种全新的发电方式。据预测，燃料电池将在全世界得到广泛推广，到2017年将占总发电量的30%。目前国际公认固体氧化物燃料电池(SOFC)最具优势,为第四代燃料电池。其为全固态结构，电解质材料为ZrO2(Y2O3)，阴极是锰酸锶镧，阳极是镍陶瓷，高质量电解质和电极用陶瓷材料、支撑用多孔陶瓷等的工艺开发至为关键。
先进陶瓷在燃气轮机上的应用可显著提高其工作温度和效率。随着热能发动机向高温高效