陶瓷材料点阵结构在力学、电磁、声学、热学等领域应用前景广阔。近年来发展起来对增材制造技术为复杂陶瓷材料点阵结构的获得提供了崭新的技术途径。本综述系统介绍对比了陶瓷材料点阵结构的常见增材制造工艺方法，包括立体光刻、数字光处理、双光子光刻、挤出成型、墨水直写、激光选区烧结等。此外，众多研究发现通过设计陶瓷材料点阵功能基元的结构和序构方式可以有效调控陶瓷材料点阵的物理特性，本综述首先归纳了基于力学设计等陶瓷材料点阵结构研究现状，接下来从超常规力学、电磁学、声学、传热、零膨胀、光学等多功能设计角度归纳了新型陶瓷材料点阵结构研究现状。最后，从点阵结构制造缺陷控制、超常力学行为设计、防生化结构设计、智能化结构设计以及结构功能一体化角度，分析了陶瓷材料点阵结构增材制造可能面临的机遇与挑战。

多孔陶瓷因将多孔结构引入到陶瓷材料中而具备体积密度低、比表面积高、导热系数低、耐高温、耐腐蚀等特点，在催化过滤、生物支架、保温隔热、轻质结构部件等方面具有广泛的应用。多级孔陶瓷有效整合了多种孔结构带来的性能优势，实现了材料在同等体积水平的功能最大化，成为多孔陶瓷的发展趋势，然而其制备仍存在巨大挑战。陶瓷增材制造技术突破了传统陶瓷成形工艺需要特定模具且成形精度低的限制，仅通过层层连接的方式即可成形各种复杂形状、高精度陶瓷材料。打印前原材料形式包括粉体、块材、线材和浆料，其中基于浆料的陶瓷增材制造技术结合了陶瓷增材制造技术及胶态成形工艺的优势，不仅有利于复杂组分之间均匀混合，还为构建亚微米甚至纳米级别孔结构，实现复杂形状、精细结构多级孔陶瓷的制备提供了条件。首先概述了5类以浆料形式进行打印的陶瓷增材制造技术，包括立体光固化技术、数字光处理技术、双光子聚合技术、喷墨印刷技术以及浆料直写成形技术。进一步系统分析了基于浆料的陶瓷增材制造技术与现有多孔陶瓷制备工艺结合制备多级孔陶瓷的研究现状。最后，对基于浆料的陶瓷增材制造技术制得多孔陶瓷的具体应用及发展方向进行了分析与展望。

采用基于光固化3D打印和凝胶注模方法，实现型芯/型壳一体化的陶瓷铸型的快速制造。引入高活性硅粉，通过硅粉的高温反应烧结，能够降低陶瓷铸型的孔隙率，并促进高温强化相莫来石的生成，莫来石晶须的生成有助于提升陶瓷铸型的断裂韧性。当硅粉添加量为9%（质量分数），烧结温度为1 400℃时，铸型的高温强度可达到17.6 MPa，断裂韧性为1.78 MPa·m^1/2。最终通过定向凝固工艺，实现了涡轮叶片的快速制造。

制备了用于立体光固化技术（SL）的ZrO₂浆料，采用SL打印制备了ZrO₂生物陶瓷，研究了烧结样品的力学性能与生物相容性。经过不同温度烧结后，ZrO₂原粉中的m-ZrO₂均完成了向t-ZrO₂或c-ZrO₂的转变。随着烧结温度的提高，陶瓷致密化程度提高，气孔数量减少；当烧结温度继续提高时，晶粒尺寸继续增大且大小不均匀。当烧结温度从1 450℃升高至1 600℃时，ZrO₂生物陶瓷的维氏硬度和断裂韧性先增大后减小，且均在1 500℃达到最大值，分别为14.87 GPa和6.73 MPa·m^1/2，此时的线收缩率与相对密度分别为23.42%和97.32%。同时利用大鼠骨髓间充质干细胞（rBMSCs）进行体外细胞实验，证明了SL成形的ZrO₂生物陶瓷具有较好的生物相容性，在牙科修复中具有广阔的应用前景。

利用自由基树脂材料进行光固化3D打印时出现的“氧阻聚层”，为其连续制造和表面质量的提升提供了可能，但因对打印件的结构精度的调控机理不清，打印具有复杂外形的多孔结构件难以控制其成型精度。利用自制自由基生物陶瓷浆料经光固化3D打印制造多孔生物骨陶瓷支架，研究并提出了光固化过程中的3阶段的固化区间和氧阻聚层调控成型精度原理；建立了寻找合理的氧阻聚调控打印工艺参数的方法；发现了氧阻聚层不仅能够提升陶瓷制件的成型精度，也会影响其力学性能。由此建立起的氧阻聚层厚度对生物骨陶瓷支架的多孔结构成型精度和力学性能的作用机制，为多功能陶瓷打印技术及其陶瓷基骨替代物应用提供了高精度制造基础理论与方法。

多孔氧化铝陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、低热导率等众多优异的性能，在工业隔热领域的需求持续增加。采用数字光处理（DLP）3D打印技术制备了实心点阵和空心点阵2种不同构型的氧化铝陶瓷坯体，在1 550℃的最佳烧结温度下保温4 h烧结出性能稳定的氧化铝陶瓷。结果表明，实心点阵比空心点阵具有更大的抗压强度，实心点阵的最大抗压强度为4.80 MPa。空心点阵的最大抗压强度为1.59 MPa。力学测试结果与力学模拟仿真结果具有一致性。DLP技术成形的空心点阵结构氧化铝陶瓷将来可用于工业隔热应用领域。

采用静电纺丝技术制备的纳米纤维材料具有长度可控，结构有序的特点，用该纳米纤维制备的固体氧化物燃料电池（SOFC）电极具有独特的结构优势，可以有效提升SOFC的性能。纳米纤维电极具有更大的比表面积、孔隙率和活性位点，有利于气体的吸附、解离，更有利于离子和电子沿着纤维方向快速传导，从而更有效地促进氧还原反应的进行。静电纺丝技术与溶液浸渍技术相结合，可以构筑结构可控的纳米纤维复合电极，该类电极具有优异的催化性能，有效地提升了SOFC在中低温下的性能。未来需要深入研究聚合物及外部环境对纳米纤维强度的影响，进一步提升纳米纤维的强度，优化电极结构。

作为连续纤维增强陶瓷基复合材料的重要组成部分，界面相直接影响着复合材料的整体性能，因而其一直是该领域的重点研究方向之一。本工作在阐明界面相的基本功能和要求的基础上，介绍了目前备受关注的LaPO₄、Y₂Si₂O₇、CaWO₄、AlPO₄和MAX相等新型界面相的研究现状，从其晶体结构、热力学性能、制备方法及其在纤维增强复合材料中的抗氧化效果等方面进行了分析和讨论，最后展望了未来新型界面相的发展方向。

碳纤维增韧炭基和陶瓷基双基体复合材料（碳陶摩擦材料），因其具有密度低（≤2.5 g/cm³）、耐高温（耐温性可达1 600℃）、抗氧化、耐腐蚀、耐摩擦等特点，作为高性能摩擦材料，在高铁和重型卡车等高速、重载装备的制动领域具有十分广阔的前景。结合国内外的研究进展以及作者所在研究团队前期10余年的工作基础，阐述了当前碳陶摩擦材料的制备方法、微结构设计、摩擦磨损机理、改性和应用等方面的研究现状及其所存在的挑战，并对其未来的发展方向进行了展望。

正电子发射断层成像（PET）在疾病预防检测等方面具有重要价值，为提升PET系统性能，本工作从闪烁晶体的发光机理和闪烁性能出发，综述了部分PET用闪烁晶体的发展状况。目前PET用闪烁晶体中，掺铈溴化镧性能优异，但由于吸湿和加工难而未能取代硅酸钇镥成为PET系统中的主流晶体；掺铈的钆镓铝石榴石晶体由于良好的时间空间分辨率，有望成为PET用闪烁晶体的替代材料之一。未来PET领域闪烁晶体的进一步研究方向是探寻适合基于飞行时间探测和基于作用深度探测技术的新型晶体等。

基于热-电-力-化学多物理场耦合理论，针对对称双阴极固体氧化物燃料电池建立了一个三维数值模型，设计出一种具有强化传质能力的I型流道，并与传统Z型阴极流道电池中流道的气体流动速率、氧气摩尔分数、压损、温度、应力分布以及电化学性能进行了对比研究。结果表明：在0.6 V工作电压下结构优化后的阴极I型流道与传统Z型流道相比，传统Z型的氧气浓度分布差约为58.6%，优化I型流道的氧气浓度分布差约为38%，氧气分布更加均匀，优化I型流道相较于传统Z型流道压降损失减少约36%，随着工作电压的减少，电池的浓差极化损失越小，能够有效提升电池性能。

以Si₃N₄陶瓷为基体，分别添加碳纤维（C_f）、SiC纳米纤维（SiC_nf）和SiC纳米纤维包覆碳纤维（SiC_nf-C_f）作为吸波剂，采用凝胶注模和无压烧结工艺制备Si₃N₄、C_f/Si₃N₄、SiC_nf/Si₃N₄和SiC_nf-C_f/Si₃N₄ 4种Si₃N₄基复合材料，并对其微观结构、室温和800℃的介电性能和吸波性能进行了对比研究。结果表明：SiC_nf有效改善了C_f与Si₃N₄的高温化学相容性，使得C_f在基体中保存完好并相互连接成导电网络，导致SiC_nf-C_f/Si₃N₄复合材料中电子传导增强和存在多重弛豫现象，在室温和800℃高温下均展现出最高的介电损耗值和最优的吸波性能。室温时，SiC_nf-C_f/Si₃N₄复合材料的最小反射损耗值为-15.2 dB（厚度为2.57 mm），有效吸收带宽（反射率<-10 dB）为1.9 GHz（厚度为2.3 mm）；800℃时，最小反射损耗值达到-20.4 dB（厚度为2.0 mm），有效吸收带宽增大到3 GHz（厚度为2.25 mm）。SiC_nf-C_f/Si₃N₄复合材料的主要吸波机制为多重反射和散射、电传导损耗、电子极化和多重弛豫；800℃时，电子热运动加剧使电子极化和传导增强，吸波性能进一步提高。进一步优化SiC_nf-C_f/Si₃N₄复合材料的吸波性能，其有望作为优异的吸波材料应用于高温吸波领域。

采用传统固相反应法制备（Sr_1-xZn_x）Al₂Si₂O₈（x=0，0.005，0.010，0.030，0.060）微波介电陶瓷，探讨不同Zn²⁺取代量对SrAl₂Si₂O₈（SAS）陶瓷晶体结构和微波介电性能的影响。将第一性原理引入到锶长石系微波介电陶瓷分析方法中，以确定取代元素（Zn²⁺）可能占据的位置（Sr²⁺，Al³⁺）。结果表明：Zn²⁺取代可促进SAS品质因数的提高（Q×f：37 502~48 252 GHz），同时也改善了SAS陶瓷样品的密度和谐振频率温度系数（τ_f）。当x=0.010、烧结温度为1 500℃时，（Sr_0.99Zn_0.01）Al₂Si₂O₈陶瓷获得最佳的介电性能：ε_r=7.0，Q×f=48 252 GHz，τ_f=-36.35×10^-6/℃。

合成了颗粒均匀细小的单相MgO·1.15Ga₂O₃尖晶石粉体，通过无压预烧结合热等静压烧结制备出致密陶瓷。采用X射线Rietveld全谱拟合法确定其晶体结构为（Mg_0.118Ga_0.882）^IV[Mg_0.781Ga_1.185□_0.033]^VIO₄（□为空位），用Raman光谱与红外反射光谱研究了晶体结构、声子振动模与本征介电性能的关系。结果表明：MgO·1.15Ga₂O₃陶瓷的介电常数ε_r=13.21，品质因子Q_u×f=166 THz，且[Mg—O]多面体振动基团的声子振动模对振子强度和本征介电损耗影响较大。晶格声子振动模对本征介电损耗也有不容忽视的影响。

以TTB结构的NaSr₂Nb₅O₁₅（NSN）为研究对象，采用常规固相烧结法合成的NSN和中间体（NaNbO₃和SrNb₂O₆）粉体作为基体，利用熔盐法合成大尺寸的NSN微晶作为晶种。通过原料设计，制备出致密的NSN陶瓷。研究了晶种含量对NSN陶瓷烧结行为和微观组织的影响。结果表明：在基体中加入晶种，通过反应烧结可以制备出致密的NSN陶瓷；随着晶种含量的增加，NSN陶瓷的微观组织结构发生明显变化。

利用高压X射线衍射和高压原位Hall效应方法研究了高压下Fe₃O₄纳米粉的结构和电输运性质的变化。研究结果表明：在17.2 GPa时，Fe₃O₄纳米粉发生了从反尖晶石相到高压相的结构相变。Fe₃O₄纳米粉的电阻率随压力的增加而逐渐减小，但在6.0 GPa处发生了明显的不连续变化，此不连续变化是由压致半金属到金属的相变导致的。金属化相变前，电阻率减小是由于载流子浓度的快速增大。金属化相变后，载流子浓度增长变缓，直到11.0 GPa时趋于饱和。11.0 GPa之后，由于电子-声子的耦合常量随压力增加而减小，散射减小，此时载流子迁移率的增大成为电阻率减小的主要因素。

利用能量色散X射线荧光光谱仪和光学显微镜对吉州窑黑釉茶盏、白覆轮以及内白外黑双色瓷进行化学组成及宏观结构分析，以此探讨吉州窑同时期烧造的复合装饰瓷的制瓷工艺特征及其工艺关联性。结果表明：吉州窑黑釉茶盏、白覆轮与内白外黑双色瓷3种复合装饰产品在制瓷原料、配方、施釉工艺等方面既存在一致性，也存在差异性。除了原料与配方的合理选择，对釉层厚度的控制以及施釉过程中，口沿刮釉对坯体的轻微修整而形成的高度差，都是白覆轮黑与白对比鲜明且界线分明的关键。

为了解析硅小平面枝晶生长机制，真实再现其生长过程，建立了三维的元胞自动机-格子Boltzmann方法（CA-LBM）耦合模型，通过元胞自动机计算硅枝晶的生长，通过格子Boltzmann方法计算硅晶体凝固过程的温度场，通过硅晶体生长过程中释放出的凝固潜热将二者耦合，并引入高各向异性函数，对硅三维小平面枝晶的生长进行了数值模拟。分析了界面能各向异性及初始过冷度对三维小平面硅枝晶形貌的影响。结果表明：三维硅小平面枝晶具有很强的各向异性，三维模型能更真实准确地模拟硅小平面枝晶的生长。

采用射频磁控溅射法，在硅和石英衬底上生长了高In组分Al_1-xIn_xN薄膜。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和紫外-可见-红外分光光度计分别对Al_1-xIn_xN薄膜的结构、形貌和光学带隙进行表征，并在室温下测量Al_1-xIn_xN薄膜的光致发光（PL）谱。结果表明：Al_1-xIn_xN薄膜均呈（002）择优取向，具有单相纤锌矿结构，In组分为x = 0.64-0.76。随着In组分升高，薄膜表面更加光滑，光学带隙值由1.93 eV红移至1.87 eV。In组分x = 0.64，薄膜以本征发光为主，随着In组分增加，出现了附加的发光峰，这可归因于Moss-Burstein效应。

通过溶剂热法协同氢氟酸刻蚀，制备得到富表面氧空位的Fe-TiO₂光催化剂。Fe掺杂到TiO₂晶格中，拓宽了TiO₂对可见光的吸收；TiO₂表面丰富的氧空位协同Fe³⁺的d轨道为活化氮分子提供大量活性位点，同时抑制了电子-空穴的复合。在温和无牺牲剂条件下，6% Fe-TiO₂的光催化固氮率达到94.3 µmol·g^-1·h^-1；在可见光光照下，6% Fe-TiO₂的氨产量达到45.6 µmol·g^-1·h^-1。

采用高温固相法合成了基于电荷补偿策略的新型CaAl_12-x-y（PO₄）_0.1O_18.85：xMn⁴⁺，yMg²⁺红色荧光粉。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和荧光光谱对样品的晶体结构与发光性能进行了表征。结果表明，合成的荧光粉为六方晶系结构，空间群为P63/mmc。Mn⁴⁺的最佳掺杂量为x=0.01，Mg²⁺的最佳掺杂量为y=0.1。在396 nm激发下，CaAl_11.89（PO₄）_0.1O_18.85：0.01Mn⁴⁺，0.1Mg²⁺荧光粉在654 nm处显示出最强红光发射，对应Mn⁴⁺的²E→⁴A_2g跃迁。通过共掺杂Mg²⁺电荷补偿剂显著提高了荧光粉的发光强度和寿命，荧光粉的绝对量子效率为60%，荧光寿命为0.97 ms，色坐标位于深红色区域，色纯度高达97%，当温度升高至413 K时，荧光强度仍为初始强度的60%，表明该荧光粉具有出色的热稳定性，是一种具有广阔应用前景的新型红色发光材料。

通过高温固相反应法合成具有锶长石结构的层状SrAl₂Si₂O₈：Eu²⁺，Dy³⁺荧光粉。结果表明：该荧光粉可被276 nm的紫外光激发，产生1个峰值在426 nm的宽发射带。共掺杂的Dy³⁺进入陷阱中心，不影响晶体结构和发射峰位置变化，帮助促进持续的发光。SrAl₂Si₂O₈：Eu²⁺，Dy³⁺荧光粉具有出色的热稳定性，在200℃时可保持90.5%的初始发光强度。H₃BO₃助熔剂的添加不会影响荧光粉的晶体结构，并且帮助提高发光强度并延长余辉寿命。加入助熔剂后，荧光粉寿命可以达到122.3 s，量子效率提高30.2%。SrAl₂Si₂O₈：Eu²⁺，Dy³⁺荧光粉在未来长余辉发光二极管（Light Emitting Diodes，LED）领域中具有发展潜力。

以工业废渣硅灰为主要原料，加入少量粉煤灰以调节体系适合的硅铝比，可尽量减少体系中石英等杂相的残留，从而实现一步法合成分子筛。在无外加药剂原料条件下，通过调整凝胶配比、晶种胶添加量、晶化条件等参数，有效抑制杂相生成，得到较高纯度和高结晶度（96%）的低成本SUZ-4分子筛（C-SUZ-4）。吸附研究发现，C-SUZ-4分子筛对水中亚甲基蓝（MB）具有较好的去除效果，且该吸附主要在分子筛的外表面上通过静电作用。分子筛中少量的杂质，对其吸附性能并无大影响。

在乙醇体系内合成高硅铝摩尔比[n（SiO₂）/n（Al₂O₃）>70]的ZSM-5分子筛，使用晶种辅助晶化，通过精确调整乙醇用量、晶化时间、碱硅比的条件合成出高硅铝比ZSM-5分子筛，采用X射线衍射谱、扫描电子显微镜等方式对其晶型、形貌、孔道结构进行了表征。结果表明：当硅铝比低于70，醇硅比为1.5时在单一的乙醇体系内可以直接合成出结晶度较高、分散度较好的ZSM-5分子筛，当硅铝比大于90时单一的乙醇体系中难以合成出高结晶度的ZSM-5分子筛。加入微量晶种可明显提高乙醇体系下可合成出ZSM-5分子筛的硅铝比范围至150，并且可以缩短晶化诱导期及总体晶化时间。加入晶种辅助晶化的产品ZSM-5分子筛形貌区别于单独以晶种或乙醇体系合成的ZSM-5分子筛，晶粒尺寸更加均一，且分散性更高。以晶种辅助晶化时最佳碱硅比随着硅铝比的提高有所下降，但仍需提供体系足够的碱性以溶解硅源以发生晶化反应。

以正硅酸乙酯为硅源和聚苯乙烯球为牺牲模板，采用连续硬模板包裹法结合后续高温煅烧技术制备了蛋黄-蛋壳型中空纳米SiO₂微球。通过表面电位分析、Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、氮气吸附-脱附、热常数分析等手段对制备得到的中空纳米SiO₂微球进行结构、微观形貌和性能表征，将蛋黄-蛋壳型中空纳米SiO₂微球应用于丙烯酸酯隔热涂层中考察其绝热性能。研究表明：蛋黄-蛋壳型中空纳米SiO₂形貌呈花瓣状，壳层间距在20~290 nm，随着内核尺寸的增大，比表面积逐渐减小；蛋黄-蛋壳型中空纳米SiO₂微球的热导率的范围在0.0500~0.0650 W·m^-1·K^-1之间，随着内核粒径的增加，热导率逐渐增大；中空纳米SiO₂可以有效降低涂层的热导率，当掺量为8%时，热导率降低70%以上；相比单壳层中空纳米SiO₂，蛋黄-蛋壳结构中空纳米SiO₂能更有效降低涂层的热导率，具有更好的绝热性能。

采用X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、透反射偏光显微镜、扫描电子显微镜-能谱仪对铜冶炼阳极炉渣及位于阳极炉不同部位的镁铬砖进行表征，研究了镁铬砖的损毁机理。研究表明：服役8个月的回转式阳极炉端墙、筒体、氧化还原风口镁铬砖蚀损指数分别为：8.9%、21.6%、55.1%。端墙镁铬砖主要受硅酸盐相的侵蚀生成镁橄榄石（Mg₂SiO₄），镁橄榄石在镁铬砖热端形成致密挂渣层，阻碍铜液及熔渣的侵蚀渗透，镁铬砖蚀损程度最小。筒体镁铬砖受铜及氧化亚铜侵蚀渗透大，炉体转动及严重的侵蚀渗透使得镁铬砖发生结构剥落的几率增大，其蚀损程度大于端墙镁铬砖。氧化还原风口镁铬砖在氧化阶段经受的高氧势作用使其受氧化亚铜侵蚀最大，造渣时加入的碱性熔剂碳酸钠对镁铬砖侵蚀的加剧作用也更明显：Na₂CO₃分解产生的Na₂O与部分铬尖晶石反应生成Na₂Cr₂O₄，破坏镁铬砖直接结合；此外，熔体冲刷、湍流及还原剂喷吹等复杂的服役环境导致氧化还原风口镁铬砖结构剥落频发，蚀损程度最大。

以柠檬酸镁和氧化铝为原料，采用埋碳烧结法合成纳米碳/镁铝尖晶石复合粉，并代替铝碳耐火材料中的部分石墨，通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜以及能谱分析仪表征纳米碳/镁铝尖晶石复合粉，研究了加入不同量的复合粉对铝碳耐火材料物理性能、抗氧化性、抗渣侵蚀性以及抗热震性的影响。结果表明：纳米碳/镁铝尖晶石复合粉中碳分布均匀，分散在尖晶石晶粒表面或者夹杂在晶粒之间，使得复合粉在铝碳耐火材料抗侵蚀性和抗热震性等方面有显著作用。与空白样品相比，加入4.5%（质量分数）纳米碳/镁铝尖晶石复合粉的样品抗渣侵蚀性能提高71.3%；且抗热震性能有所改善，残余强度保持率提高43.2%。表明纳米碳/镁铝尖晶石复合粉能提高低碳铝碳耐火材料的性能。