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2026年, 第54卷,第9期  刊出日期:2026-09-20
    编者按
  • 吴甲民
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 2949-2949.
  • 研究论文
  • 马俊鹏, 吴敬文, 刘飞腾, 魏琦, 田恩浩, 屈鹏, 王绍清, 郭帅, 李红双, 郭琳, 吴甲民, 郭安福
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 2950-2960. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20260084

    4D打印在3D打印基础上引入时间维度,使结构能在外界刺激下发生形状或结构变化,拓展了复杂构型的制造潜力,但陶瓷的脆性与刚性制约了陶瓷4D打印的发展。本工作采用光固化4D打印技术,制备了具有形状记忆功能的氧化铝陶瓷前驱体结构。通过配制含纳米氧化铝颗粒的陶瓷浆料,系统分析其流变性能,实现了基于立体光刻技术的高精度打印。结果表明,所制备的陶瓷浆料具有良好的剪切稀化行为,适合用于光固化打印。打印成型的陶瓷前驱体表现出显著的形状记忆特性,形状固定率与形状恢复率分别可达约97%和98%,并可通过热刺激实现可控的形状重构与恢复。通过焦耳热驱动实现了前驱体结构的形状恢复行为,初步展示了其在航空航天智能铰链等领域的应用潜力。此外,热重-差示扫描量热分析为脱脂与烧结工艺提供了依据,经热处理后成功获得结构完整的致密氧化铝陶瓷。本工作为陶瓷材料的4D打印与形状记忆结构设计提供了可行的技术途径。

  • 研究论文
  • 李保岩, 刘洪军, 任骏, 刘一林, 李亚敏
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 2961-2973. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250896

    为克服陶瓷及其复合材料在复杂结构成型与微观孔隙调控方面的困难,本工作采用墨水直写结合高温热解方法制备了石墨烯/SiC基复合材料。石墨烯的含量、分布与取向是影响其性能的关键因素,因此,本工作系统探究了石墨烯含量对石墨烯/SiCp/PCS浆料打印成形性、挤出丝微观结构、点阵结构热解收缩行为、力学性能与导电性的影响,为实现结构设计、制备工艺和性能的一体化调控提供保障。结果表明:随着石墨烯含量增加,素坯打印精度与结构成形性提高;石墨烯片层在挤出丝中形成从中心至边缘的梯度取向分布,点阵结构热解收缩率随石墨烯含量提高而逐渐降低;当石墨烯/SiCp复合粉体中石墨烯含量为25%时,所制备的复合材料综合性能最优,挤出丝抗拉强度、点阵抗压强度和单根丝电导率分别达到1.855 MPa、8.65 MPa和247.1 S/m,本工作为开发适用于极端工作环境的多功能轻质陶瓷材料提供了新的工艺方案。

  • 研究论文
  • 贺俊超, 段文俊, 李轩, 周士翔, 龚小龙, 陈鹏, 陈安南, 吴甲民, 闫春泽, 孙华君, 刘凯, 史玉升
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 2974-2988. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20260119

    针对光固化增材制造PZT压电陶瓷在成形困难与电学性能不足方面的挑战,本工作提出前驱体光固化-固相反应协同优化策略。以ZrO2-TiO2-PbCO3-La2O3为前驱体配制浆料,通过光固化成形后在1270 ℃进行固相反应烧结,实现成形质量与电学性能的同步提升。结果表明,在相同曝光条件下,前驱体浆料的单层固化厚度约为80 μm,较预烧PZT粉体浆料(约25 μm)提高约2.2倍。引入La2O3后,光斑半宽w0降低约20%,横向过曝得到有效抑制。3%(摩尔分数)La2O3掺杂样品的剩余极化强度Pr与压电系数d33分别达到32.78 μC·cm-2和350.6 pC·N-1,相较未掺杂样品分别提升约6.6倍与70%,并表现出扩散度γ≈1.85的介电弛豫特征。La2O3在固化阶段通过增强局域光吸收抑制线宽扩展,在烧结阶段通过晶粒与畴结构调控提升铁电与压电响应。基于该策略,本工作制备了最小杆径约450 μm的桁架结构PZT压电陶瓷,为光固化增材制造高性能复杂结构PZT器件的应用奠定了理论基础。

  • 研究论文
  • 郑尧午, 周俊逸, 刘子怡, 蔡基利, 蔡超
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 2989-2999. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20260045

    氚增殖剂是核聚变堆增殖包层实现“氚自持”的关键功能材料。传统球床结构氚增殖剂受限于填充率上限、应力集中易破碎、气体流动阻力大等问题,难以兼顾高效传热传质,进而制约了产氚性能的提升。本工作提出以三周期极小曲面(TPMS)多孔结构氚增殖剂替代传统球床结构的设计思路。选取典型Gyroid型与I-WP型的TPMS结构为研究对象,建立服役工况下流-热耦合数值模型,系统对比分析了2种TPMS结构与传统球床结构的吹扫气体流动行为与传热特性。结果表明,2种TPMS结构在热工水力性能方面均显著优于球床结构,其中Gyroid结构表现出更为优异的综合性能。在入口流速为0.1~0.2 m/s范围内,在0.15 m/s入口流速下,Gyroid结构的平均流速较球床结构提高约56%,压降降低约50%,等效导热系数提高约13.7%。基于此,采用增材制造技术制备了Gyroid多孔结构氚增殖剂样品,并开展了热工水力性能实验验证,初步证实该结构在工程应用中的可行性。本研究可为新一代增殖包层的设计与工程化应用提供理论依据与技术支撑。

  • 综合评述
  • 周佳杰, 孙志斌, 蒋文明, 刘生发, 周士翔, 龚小龙, 吴甲民, 闫春泽, 刘凯, 史玉升
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3000-3012. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20260113

    陶瓷铸型因其热稳定性好、强度高、精度高等优点,被用于航空航天、能源装备、医疗器械等领域关键复杂铸件的成形加工。当前陶瓷铸型制造主要依赖于模具成形,复杂结构成形难度大、通常需要拼合组装,导致研制周期长、拼接处力学性能低等问题。粉床增材制造技术可实现无模整体快速成形,以此制备复杂高性能陶瓷铸型,为复杂铸件的短流程制造提供了新途径。本文总结了黏结剂喷射和激光选区烧结两大类粉床增材制造技术在复杂陶瓷铸型成形方面的最新研究进展,重点阐述了陶瓷粉末材料、打印参数等对陶瓷铸型性能的影响,以及陶瓷铸型后的性能调控方法,并介绍了陶瓷铸型粉床增材制造技术的应用情况。最后,对未来发展方向进行了展望。

  • 综合评述
  • 赵威, 黄琳然, 邹凯琦, 吴甲民, 魏青松
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3013-3031. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20260073

    高性能陶瓷在高温结构、耐蚀绝缘与精密型芯等场景中的需求持续增长。黏结剂喷射(BJ)具备室温成形与高几何自由度优势,但铺粉-喷射-脱脂-烧结的跨尺度耦合使陶瓷零件易发生难以预测的缺陷。本文面向陶瓷材料BJ成形过程,凝练全过程数值模拟进展:离散元法(DEM)量化层厚、粒径级配与刮刀/辊筒运动对孔隙率与表面粗糙度的影响;计算流体力学/流体体积法(CFD/VOF)、格子玻尔兹曼方法(LBM)及DEM-CFD耦合描述液滴冲击、毛细渗透与干燥固化过程黏结剂与粉床的作用机制;脱脂阶段汇总热重分析(TGA)驱动的多步动力学、扩散-对流-达西输运、相场网络运输与热-质-力有限元模型,建立残余黏结剂、空隙变化与裂纹风险的预测框架;烧结部分对比连续体本构、Monte Carlo与相场方法在颈部长大、致密化、晶粒演化及各向异性收缩中的适用性。文末归纳参数定义与实验验证方法,提出跨尺度耦合与数据闭环驱动的陶瓷BJ过程建模方向。

  • 综合评述
  • 朱培艺, 苏海军, 姜浩, 余明辉, 张云, 余升阳, 郭一诺, 张卓, 郭敏
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3032-3046. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250939

    氧化物复合陶瓷具有优异的高温力学性能、抗氧化性能、抗腐蚀性能及热稳定性,被认为是适用于航空航天领域极端环境下的新一代超高温结构材料。激光增材制造(LAM)作为一种先进的高效柔性智能制造技术,在制备高精度复杂形状构件方面具有独特的优势,并已在金属及其复合材料领域取得了广泛的应用。然而,由于氧化物复合陶瓷具有高熔点及高裂纹敏感性,LAM过程中熔池呈现复杂的温度分布与流动行为,难以对其熔化及凝固过程精确控制,极易产生裂纹、气孔等缺陷,从而严重影响材料的一体化制备及性能。针对上述问题,本文首先概述了目前主流制备氧化物复合陶瓷的2种LAM技术的工作原理及工艺特点,包括激光定向能量沉积与激光粉末床熔融技术;重点分析了LAM制备氧化物复合陶瓷熔池的温度分布与流动特点。其次,系统总结了LAM制备氧化物复合陶瓷熔池监测技术的研究进展,包括熔池尺寸、稳定性、温度分布及缺陷形成过程的实时监测方法。同时,深入讨论了工艺参数调控、成分掺杂在改善熔池行为方面的作用,并介绍了数值模拟在该领域的最新应用进展。最后,提出了目前LAM氧化物复合陶瓷熔池调控所面临的主要挑战,并从多因素协同调控熔池的方法、机器视觉与反馈控制的集成以及多物理场耦合模拟等方面展望了该领域未来发展的趋势及方向。

  • 研究论文
  • 许亮, 王坤, 邹冀, 邱帅航, 季伟, 王为民, 傅正义
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3047-3055. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250780

    高超声速飞行器热端部件对超高温陶瓷的性能提出了日益严苛的要求。(Hf,Zr)B2固溶体因其兼具HfB2优异的高温稳定性和ZrB2的低成本优势,且表现出优于单一组元的综合性能,被视为极具潜力的下一代热防护材料。然而,其强共价键特性导致烧结活性差,纯相(Hf,Zr)B2难以实现无压烧结致密化。本工作聚焦于(Hf,Zr)B2体系,系统探究了B4C含量(0~5%)与烧结温度(1900~2200 ℃)对其无压烧结行为、致密化过程与显微结构演化的影响。结果表明,在无烧结助剂的情况下,即使烧结温度高达2200 ℃,(Hf,Zr)B2陶瓷的相对密度仅有88.6%;而B4C的添加可显著促进材料的致密化过程。在2000 ℃仅需添加2%(质量分数)的B4C即可实现样品相对密度超过97%。当烧结温度超过2000 ℃,由于晶粒的快速生长,导致晶内孔的形成,样品的相对密度有所下降。尤其当烧结温度为2200 ℃时,由于液相的生成,添加2%和5% B4C样品的晶粒尺寸分别为(45.07 ± 16.20) μm和(26.21 ± 7.50) μm,相对密度下降为94.5%和94.6%。B4C与基体在高温烧结过程中形成液相,在冷却过程中重新结晶析出,最终在样品中仍保持结构。电子背散射衍射分析表明,和固相烧结的样品相比,液相烧结样品中B4C晶粒附近的硼化物晶格畸变明显下降。研究结果可为超高温硼化物陶瓷无压烧结助剂选择、致密化温度窗口和显微结构调控提供参考。

  • 研究论文
  • 田京维, 王中源, 王乐垚, 张若琦, 王树棋, 陈国梁, 邹永純, 王亚明, 黄磊, 周玉
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3056-3065. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250799

    本工作采用原位合成与固相反应法制备了Y3NbO7-YNbO4复合陶瓷,研究了YNbO4第二相含量(0~70%,体积分数)对材料结构、力学及热学性能的影响。结果表明:两相具有良好的化学相容性,具有清晰的萤石结构与褐钇铌矿结构衍射峰,并通过扩散层缓解晶格差异,促进界面结合。随着YNbO4含量增加,材料硬度和强度略微下降。当YNbO4含量为30%时,复合陶瓷维持较高的维氏硬度(8.99 GPa)与强度(121.89 MPa),同时断裂能提升约13%,表现出优异的强韧匹配。此外,YNbO4弥散分布于Y3NbO7基体中,阻断热传导通路,有效防止了热导率的升高;同时两相界面与折射率差异增强了声子/光子散射,使材料在800 ℃(2.5~14 μm波段)具备高红外发射率,有效抑制了热导率上翘问题,1000 ℃热导率仅为1.29 W·m-1·K-1。该组分复合材料兼具优良力学性能与热光学特性,在高温热防护领域具有重要应用潜力。

  • 综合评述
  • 胡辉冯, 邹朝勇, 傅正义
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3066-3086. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250802

    陶瓷材料的制备往往需要在超过1000 ℃的高温条件下进行烧结,且难以避免晶粒长大、气孔率增加等问题;而生物可以在室温下制备具有多级结构和优异性能的生物矿物。因此,学习自然生物矿物的形成过程及其致密化策略,将有助于发展在室温或低温条件下制备具有多级结构和优异性能的材料的新技术。基于此,首先介绍了陶瓷低温制备技术的发展现状和挑战,以及贝壳、牙釉质等生物矿物的形成过程;其次阐述了近期生物过程启示的陶瓷材料室温/低温制备技术和高性能复合材料的研究进展;最后,对该技术的未来发展给出了展望。

  • 综合评述
  • 赵沛航, 庄逸熙, 解荣军
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3087-3107. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250956

    长余辉发光与力致发光是2类无须持续原位光激发的独特发光现象,分别通过载流子在陷阱中的存储-延迟释放和机械刺激诱导的能量转换产生光信号。尽管激发方式和时间响应特性存在差异,二者在载流子的产生、捕获与去捕获等过程具有重要共性。随着纳米材料合成与缺陷调控技术的发展,长余辉发光与力致发光材料逐渐由块体和微米尺度体系向纳米尺度拓展,尺寸效应、界面效应及陷阱效应显著增强,为发光性能优化及应用拓展提供了新的机遇。本文系统综述了长余辉发光与力致发光纳米材料的研究进展,重点总结了现有研究对典型纳米化制备策略、发光机理及二者在载流子去捕获过程的理解,并概述了其在低背景噪声生物成像与生物医学、应力响应与结构健康监测、柔性器件与信息显示等领域的代表性应用。最后,对纳米尺度下性能保持与结构协同调控、发光性能定量表征以及工程化应用面临的关键挑战与发展趋势进行了展望。

  • 综合评述
  • 李微, 魏忆, 廖寒蕊, 马唅, 孙瑾璇, 杨雨欣, 李国岗
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3108-3122. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250955

    有机-无机杂化Cu基卤化物由独立的有机阳离子和金属卤化物阴离子组成,具有多样的结构和丰富的发光性质。Cu具有多种配位构型,可以组成形式各样的阴离子,与不同种类的有机离子结合形成多种多样的结构和丰富可调的发光性质。有机-无机杂化Cu基卤化物具有丰富的发光机理,如自陷态发射、团簇发射、金属或卤素到有机配体的电荷转移、卤素到金属的电荷转移、金属中心(MC)的d9s1→d10跃迁等。其发射具有宽带发射、大stokes位移、长寿命等特点,发光颜色可覆盖从蓝光到近红外发光。有机-无机杂化Cu基卤化物合成方法简单、环保、性能优异、可应用在高效白光发光二极管(LED)和高性能X射线成像等方面。文章首先讨论了有机-无机杂化Cu基卤化物的合成方法、不同类型的结构;其次,分别讨论了不同发光机理的特点,不同阴离子结构、不同取向、溶剂响应等对发光性质的影响;之后研究了有机-无机杂化Cu基卤化物在白光LED、X射线成像、近红外夜视成像、防伪等方面的应用。最后对有机-无机杂化Cu基卤化物未来研究进行了展望,提出了目前亟待解决的问题和未来可进一步研究的方向。

  • 研究论文
  • 刘娟, 王鹏宇, 余子龙, 夏爱林
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3123-3136. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250771

    铁酸铋基多铁性陶瓷由于其相对较弱的磁性,限制了其应用化进程。将其与磁性材料复合,是提升其多铁性能的有效策略之一。采用固相反应烧结工艺成功制备了复合多铁陶瓷(1-x)(0.75BiFeO3-0.25BaTiO3)/xSrFe12O19 (x=0、0.015,0.025、0.035、0.050、0.075),系统研究了该复合陶瓷的结构与磁电性能。结构精修表明,复合陶瓷的相结构为四方相P4mm、菱方相R3c以及六方相P63/mmc共存。当x = 0.015时,复合陶瓷的铁电性能得到了改善,剩余极化强度值Pr = 27.33 μC·cm-2。对块体样品进行了平行与垂直方向的磁性能测试,发现其磁性能略有差异,这与其形状各向异性有关。同时,对直流极化处理后的磁性能进行了测量,观察到显著的磁性能变化,从而证实了电控磁现象的存在。当x = 0.035时,获得最大磁电耦合系数αME = 0.72 mV·cm-1·Oe-1,说明复合M-型锶铁氧体(SrM)后材料的磁电性能得到了显著增强。

  • 研究论文
  • 张宇, 陈平安, 朱颖丽, 陈浮, 乔梦珂, 吴江, 罗港涛, 李享成
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3137-3149. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250803

    SiBCN聚合物衍生陶瓷凭借其在非晶基体中原位生成高介电晶体的特性,形成了独特的“透波-损耗”复合结构,是极具潜力的耐高温电磁波衰减材料。然而,如何精确调控其微观结构以实现最佳吸波性能仍是关键挑战。因此,通过改变聚合物前驱体中Si原子含量,制备不同组分的SiBCN陶瓷,探究Si原子含量对SiBCN陶瓷的物相组成、微观形貌及电磁吸波性能的调控机制。结果表明,高温处理诱导陶瓷内部生成了Si3N4、SiC和石墨碳等晶体。Si元素不仅促进了非晶碳向结晶碳的转化,提高石墨化程度,还有效降低了陶瓷内部的缺陷密度。随着Si含量增加,Si3N4相生成量增多,改善了材料的阻抗匹配特性。优化后SiBCN陶瓷表现出优异的吸波性能:当厚度为2.28 mm时,在13.49 GHz处达到最小反射损耗-54.38 dB;当厚度为2.24 mm时,有效吸收带宽达6.61 GHz。结果表明,通过调控前驱体中Si含量可以优化SiBCN陶瓷的“透波-损耗”结构与阻抗匹配,为该材料在高温吸波领域的实际应用提供了重要的理论依据和实验基础。

  • 研究论文
  • 孙文星, 李端姣, 王云龙, 钟振鑫, 丁宇东, 丁冬海, 种小川, 肖国庆
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3150-3160. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250855

    采用预合成的碳纳米纤维/铝酸钙复合粉(CNFs/CAC)为导电填料,经干法球磨、造粒、成型及埋碳烧结工艺,制备了碳纳米纤维/陶瓷复合电阻材料,系统研究了烧结温度(1300~1500 ℃)对复合电阻材料物相组成、微观结构、致密度、力学性能及导电性能的影响。结果显示:随着烧结温度的升高,材料致密度和抗压强度逐渐提高,电阻率呈先减小后增大的趋势,1400 ℃烧结后样品综合性能最佳,体积密度为2.23 g/cm3,抗压强度达189 MPa,电阻率为476 Ω·cm,电阻温度系数为-0.14%/℃,ID/IG值最小为0.85。预合成的碳纳米纤维/铝酸钙复合粉不仅在陶瓷基体中形成均匀连续的导电网络,而且通过促进裂纹偏转、分支提升了导电陶瓷的力学性能,这对复合电阻材料中高分散性碳系导电填料的引入及其综合性能的提升提供了新的思路。

  • 研究论文
  • 刘子玉, 冯亚刚, 刘鹏, 胡辰, 刘聪聪, 郑雯雯, 杨现锋, 李江
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3161-3172. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250683

    镱掺杂氧化镥(Yb:Lu2O3)透明陶瓷由于具有热导率高、抗热震性能优异、高吸收与发射截面和远低于熔点的制备温度等优势备受关注。本工作以共沉淀法合成的纳米粉体为原料,采用真空预烧结合热等静压(HIP)后处理工艺制备了不同Yb3+掺杂量的Yb∶Lu2O3透明陶瓷,系统研究了镱离子(Yb3+)掺杂量对粉体形貌与物相及陶瓷微观结构、光学质量、光谱特性和热学性能的影响。其中,3%(Yb3+的摩尔分数)Yb∶Lu2O3陶瓷直线透过率最佳,在1080 nm处为83.0%。不同陶瓷中Yb3+的吸收系数与掺杂量呈线性相关,可推断Yb3+基本进入了Lu2O3晶格;且Yb∶Lu2O3透明陶瓷的吸收和发射截面与单晶相当。室温下,3%和15% Yb∶Lu2O3透明陶瓷的热导率分别约为13.1 W·m-1·K-1和11.6 W·m-1·K-1,说明高浓度Yb3+掺杂的Yb∶Lu2O3透明陶瓷具有优良热学性能,是非常有前景的1 μm高功率固态激光增益介质。

  • 研究论文
  • 谢呵瀚, 刘鹏, 梁皓璋, 刘子玉, 杨现锋, 李昊, 范彬彬, 谢志鹏
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3173-3184. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250825

    高导热氮化硅陶瓷凭借其优异的力学与导热性能,在电子封装和新能源功率模块领域展现出广阔的应用前景。本工作采用反应烧结重烧工艺(SRBSN)制备了氮化硅陶瓷,研究了MgO-RE2O3(RE = Lu、Yb、Er、Y、Gd、Eu、Sm、Nd、La)烧结助剂及1600 ℃热处理对显微结构、力学和热学性能的影响。1860 ℃烧结后,随RE3+半径增大,氮化硅陶瓷的平均晶粒尺寸先下降后略微增加,其抗弯强度则呈先升后降的趋势,断裂韧性和热导率均呈下降趋势。其中,添加Gd2O3的陶瓷抗弯强度最高为(908 ± 35) MPa,添加Yb2O3的陶瓷热导率和断裂韧性表现最优,分别为101.2 W·m-1·K-1和(8.7 ± 0.3) MPa·m1/2。经1600 ℃热处理,陶瓷晶粒尺寸均进一步增大,且含较小离子半径RE3+的陶瓷性能更优,含较大离子半径RE3+的陶瓷性能出现劣化。

  • 研究论文
  • 沈强, 姜亦夏, 李美娟, 徐志刚, 梁明川
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3185-3193. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250645

    高品质氮化铝(AlN)粉末是制备高性能氮化铝陶瓷的关键技术环节之一。本工作采用液相分散和低温氮化工艺,在1100 ℃低温下还原煅烧合成了钇助剂分布均匀的纳米AlN粉体,探讨了钇助剂对合成AlN粉末物相组成、形貌、粒径、元素分布的影响。结果表明,合成的AlN粉末颗粒呈类球形,晶粒尺寸小于80 nm,且随着钇助剂含量的增大,晶粒尺寸从74 nm减小至40 nm,不同钇添加量下AlN的晶胞参数与晶面间距均保持不变,未发现AlN晶格畸变现象。研究发现:通过液相法引入钇助剂可在低温下得到均匀分散的纳米AlN粉体,且引入的钇助剂处于AlN晶界处,调控AlN晶粒的尺寸、颗粒的微观形貌等。

  • 研究论文
  • 郭旭森, 王安睿, 贾子祺, 李鑫, 范红娜, 夏俊超, 赵廷磊, 李敏敏, 李海旭, 许西庆
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3194-3207. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250650

    Y2O3陶瓷型芯因其优异的化学相容性和高温稳定性,被视为钛合金熔模铸造中的关键组件。然而,由于烧结难度大,Y2O3陶瓷型芯存在高温性能不足的问题。为使Y2O3基型芯在钛合金铸造中具备更优异的机械强度和化学惰性,本工作在Y2O3基陶瓷型芯中引入了Al2O3/TiO2复合矿化剂。由于Al2O3与Y2O3发生反应,生成具有更优高温性能的Al2Y4O9(YAM)相,并形成一种虽结构疏松但机械性能优良的网络结构。TiO2的加入促进了Al2O3与Y2O3之间的传质过程,形成稳定的网络结构,该结构能抑制Y2O3的烧结收缩,使陶瓷型芯获得足够的高温性能和孔隙率。当添加3%(质量分数)纳米Al2O3和0.5% TiO2(样品A3T0.5)时,Y2O3复合型芯展现出优异的力学性能和化学相容性,高温抗弯强度为26.09 MPa,挠度为0.158 mm,开气孔率为37.1%。基于该Y2O3复合型芯浇注后的钛合金铸件内腔几乎没有界面反应,内腔表面粗糙度小于2 μm。本工作在钛合金部件的制造中具有良好的应用前景。

  • 研究论文
  • 王佩, 陈淑娜, 苏云峰, 陈发强, 宋俊杰, 胡丽天, 张永胜
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3208-3219. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250828

    为改善氧化铝陶瓷的本征脆性缺陷,基于3D打印技术,通过对Al2O3相的三维结构设计和二维弱界面相的协同调控,成功构建了兼具高韧性和高损伤容限的Al2O3/h-BN/Al2O3复合陶瓷材料。复合陶瓷不仅在应力-应变行为上展现出渐进性失效特征和高能量吸收能力,且呈现出典型的上升R曲线特征,断裂韧性较纯Al2O3提升37%,断裂功提升近3倍。除此之外,复合陶瓷的临界裂纹尺寸和损伤容限参数分别可达约(201±20) μm和(0.77±0.01) m1/2,分别较纯Al2O3提升约8.6倍和2倍。这是由于Gyroid结构骨架与二维界面相的协同作用有效激活了多重增韧机制,突破了传统氧化铝陶瓷对微小缺陷极度敏感的固有缺陷,显著提升了材料的能量耗散能力和结构可靠性,为高性能结构陶瓷的设计提供了新策略。

  • 研究论文
  • 王子涵, 李森, 刘一阳, 刘霆邦, 何梅, 张承双, 王明存
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3220-3231. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250712

    数字光处理(DLP)3D打印适合制备具有精细结构的陶瓷材料,其中,光敏性陶瓷前驱体是可打印浆料的关键原材料。聚硅氮烷PSZ-ViH在异氰酸酯丙烯酸乙酯ICA改性后的光敏性聚硅氮烷PSZ-ViH-ICA具有最大的光固化厚度(相比于PSZ-TViH和PSZ-H,PSZ-TViH是含端乙烯基和硅氢的聚硅氮烷,PSZ-H是含硅氢的聚硅氮烷)。液态光敏引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基磷酸乙酯TPO-L兼顾光固化活性与光敏性聚硅氮烷存放稳定性,通过优化光敏剂用量[5%(质量分数)]实现了透射深度(Dp=63.09 μm)与临界曝光强度(Ec=3.94 mJ/cm2)的平衡。加入陶瓷粉体的光敏性PSZ-ViH-ICA浆料,光固化厚度:SiO2>Al2O3>ZrO2>Si3N4>AlN。加入SiC粉体时光固化厚度极小(约为5 μm),而加入ZrB2粉体则未固化。考虑到Si3N4粉体与聚硅氮烷化学组分一致、光固化厚度适中,本工作选其制备光敏性聚硅氮烷浆料。通过纳米级/微米级陶瓷粉体混合协同策略(5%微米级氮化硅+5%纳米级氮化硅),维持较好的光固化活性(透射深度52.80 μm),而且光固化样品密度提升至1.19 g/cm3。基于透射深度Dp与临界曝光强度Ec的朗伯-比尔定律模型,确定在DLP打印时以透射深度的2/3设定层厚,以临界曝光强度的3倍能量校准曝光时间,实现了光敏性聚硅氮烷浆料对于复杂结构(如蜂窝)的高精度打印。对于光敏性陶瓷浆料的DLP光固化样品,其断面形貌的SEM表征表明层间结合良好,实际打印层厚与预设单层固化厚度基本一致。光敏性聚硅氮烷无溶剂氮化硅陶瓷浆料的DLP光固化3D打印为复杂氮化硅陶瓷结构提供了可行的成型技术。

  • 研究论文
  • 施佩, 郭子琪, 殷宇鹏, 耿庆刚, 杨利平, 王小蒙, 王芬, 朱建锋, 王卓, 张彪
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3232-3241. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250772

    通过X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、热膨胀仪、X射线光电子能谱仪等,对汉代铅釉陶样品的化学组成、物相、烧成气氛及温度等进行系统分析,探讨其原料组成与烧制工艺。结果表明,所有样品胎体的化学组成和物相均与墓葬区黏土相近,故所用制胎原料均为当地黏土。釉色分为黄、绿、黄绿3种,黄釉以制胎黏土提供的Fe2O3为主着色剂,绿釉以青铜提供的CuO为主着色剂,黄绿釉的Fe2O3与CuO含量均介于二者之间。由于黏土的熔点高于青铜,黄釉需减少富硅原料并增加富铅原料来降低釉的熔融温度,导致黄釉表现为“硅低铅高”的特征,绿釉则相反,黄绿釉居于两者之间。尽管着色剂种类和釉料配方存在差异,但3种釉色的样品均采用氧化气氛烧制而成,烧成温度控制在850~950 ℃之间。

  • 综合评述
  • 丁冬海, 刘倩, 肖国庆, 张延杰
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3242-3253. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250856

    近年来,随着电子设备的快速发展,电磁污染问题日益严重,Si-O-C陶瓷具有耐高温、抗氧化、机械强度高等优点,已成为一种潜在的高温吸波材料。然而在制备Si-O-C陶瓷的众多方法中,先驱体转化法由于其工艺简单、基体组成调节范围广、转化率高等优点被广泛应用。本文综述了先驱体转化法制备颗粒增强Si-O-C陶瓷复合吸波材料、多孔Si-O-C陶瓷吸波材料及异质元素改性Si-O-C陶瓷吸波材料的研究现状,介绍了先驱体转化法制备纤维增强Si-O-C陶瓷复合吸波材料,包括Cf/Si-O-C陶瓷、SiCf/Si-O-C陶瓷及氧化物纤维/Si-O-C陶瓷,实现了结构功能一体化。相比于单一的Si-O-C陶瓷材料,Si-O-C陶瓷复合材料不仅表现出优异的介电性能,同时能实现多重损耗机制和阻抗匹配的平衡,进而提高吸波性能,最后,展望了Si-O-C陶瓷复合吸波材料未来的发展方向。

  • 综合评述
  • 李圆梦, 田晓, 王群, 纪铭悦, 李雨欣, 王棚, 李沫函
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3254-3263. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250817

    氮化铝(AlN)陶瓷因其具有优异的导热性、电绝缘性以及良好的机械性能,在电子封装、基板、散热等领域具有广阔的应用前景。然而,AlN固有的强共价键、低扩散性等使其难以致密化烧结,严重制约了其性能发挥与应用。添加烧结助剂是克服这一瓶颈、实现高性能AlN陶瓷制备的最有效途径之一。本文从烧结助剂的种类出发,主要梳理了近年来不同种类烧结助剂在优化AlN陶瓷性能方面的研究,分析其作用机理和对AlN陶瓷性能的影响,并对未来AlN陶瓷烧结助剂的研究进行了展望。

  • 综合评述
  • 古晨伟, 王战民, 陈卢
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3264-3273. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250773

    CaO-MgO-Al2O3(以下称CMA材料)系列材料主要包括CaMg2Al16O27(以下称CM2A8)和Ca2Mg2Al28O46 (以下称C2M2A14) 2种化合物相。在Al2O3-CaO-MgO三元相图中,CMA材料位于CaAl12O19和MgAl2O4连线上,其结构由磁铅石(CaAl12O19以下称CA6)层与镁铝尖晶石(MgAl2O4,以下称MA)层交替堆叠而成,该结构有效的融合了前者优异的高温稳定性和后者良好的热机械性能,被视为极具潜力的新一代高性能耐火材料。然而,其巨大的应用潜力正被一个固有矛盾所严重制约:赋予其优异性能的层状晶体结构,同样导致了严重的烧结各向异性生长,使得常规方法难以获得高致密体。本文系统梳理了CMA材料的研究进展,首先厘清其结构-性能关联,继而将论述核心聚焦于这一根本矛盾,比较了改善此困境的多种技术路径(热压工艺、电熔工艺、添加剂改性),分析其机理、成效与代价。更进一步,提出CMA材料的应用需从一味追求致密化转向性能适配与缺点转化,即在其难以致密的定型制品中优化制备,同时在其不定型材料中主动利用板片状晶粒的增强效应,乃至将其分解行为转化为设计多孔结构的工具。最后,基于当前研究现状,本文指明了结合多尺度模拟、开发新型烧结工艺及构建CMA基元功能材料等具体未来方向。

  • 综合评述
  • 邱宇翔, 李乔磊, 梁静静, 周亦胄, Paolo COLOMBO, 李金国
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3274-3292. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20260140

    氧化铝(Al2O3)陶瓷因其高硬度、高机械强度、耐化学腐蚀、耐磨及抗高温氧化等优异性能,在高端装备、极端服役环境等领域展现出了巨大的应用潜力。然而,由于其晶体内部极强的离子键合作用,Al2O3表现出较高的脆性和抗变形能力,严重制约了该材料更广泛地应用与发展。为突破该瓶颈,近年来,大量研究工作聚焦于多机制协同增韧工艺的开发,常见方法包括颗粒增韧、晶须与纤维增韧、仿生结构增韧以及石墨烯、碳纳米管等纳米材料增韧。由此制备的Al2O3基复合材料在保持材料优异强度、硬度等力学性能的基础上,显著提升了材料的损伤容限,已广泛应用于国防军工、航空航天、半导体及生物医疗等先进制造领域。本文系统综述了Al2O3基陶瓷复合材料的增韧机制,梳理了近年来的研究进展与应用现状,分析了现有增韧技术面临的主要问题,并对未来发展方向进行展望,以期为该材料的进一步研究提供参考。

  • 综合评述
  • 鲁楠, 杨潇, 李江涛, 肖群, 田卓
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3293-3299. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250672

    氮化铝(AlN)凭借其优异的导热与介电特性,已成为新一代电子封装用陶瓷基板的关键材料。高品质AlN粉体是制备高性能基板的先决条件。燃烧合成以近零能耗、短周期的技术优势,在低成本规模化制备AlN粉体方面展现出巨大潜力,但其粉体性能仍有待进一步提升。本文通过分析当前燃烧合成AlN粉体与国际领先水平的技术代际差距;从Al-N2燃烧反应过程调控的角度,系统剖析了燃烧合成AlN粉体的研究进展;并凝练了燃烧合成氮化铝粉体未来研究的重点发展方向。

  • 综合评述
  • 黄卿, 王明坛, 李峥, 田传进, 张雪
    硅酸盐学报. 2026, 54(9): 3300-3314. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250843

    卤化物固态电解质因兼具较高的离子电导率、优异的电化学稳定性及良好的可加工性,被视为制备高能量密度全固态电池的重要固态电解质材料。然而,在卤化物基固态电池复合正极中,固态电解质与正极材料颗粒的界面处仍存在显著的界面接触失效以及界面副反应等问题,从而恶化了固态电池的动力学性能及循环稳定性。本文系统综述了近年来关于卤化物复合正极中界面研究的相关报道,对卤化物固态电解质与活性材料间的界面问题进行了系统性的阐述,并对卤化物复合正极在材料优化、界面修饰等方面的未来发展方向进行了展望。本文旨在为构建高性能卤化物全固态电池提供系统性的科学参考与设计思路。