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  • 陈平安, 宗文丹, 朱颖丽, 陈浮, 乔梦珂, 吴江, 李享成
    硅酸盐学报. 2026, 54(4): 1177-1189. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250454

    硅硼碳氮陶瓷(SiBCN)具有优异的抗氧化性能,在高温吸波材料领域具有广泛的应用前景。然而,纯SiBCN陶瓷中介电损耗相较少,导致其对电磁波的衰减能力较弱。为使SiBCN陶瓷能够在低温热处理后具有较好的电磁波吸收性能,本工作提出了一种简单的方法调控SiBCN的物相和显微结构以增强陶瓷对电磁波的吸收性能。实验结果表明,通过在SiBCN前驱体中掺杂纳米Ti粉,使SiBCN陶瓷在1000 ℃热处理后形成多孔结构并生成TiC、碳纳米管和晶体碳等介电损耗相,提高了陶瓷对电磁波的衰减能力。当掺杂质量分数为10%纳米Ti时,SiBCN陶瓷在频率为6.24 GHz时实现了最低反射损耗为-44.5 dB,有效衰减带宽达到了3.43 GHz。这项研究为低温制备SiBCN陶瓷电磁波吸收材料提供了一种简便可行的方法。

  • 于爽, 吕凯, 韩蛟, 王亚明, 王树棋, 叶志云, 邹永纯, 陈国梁
    硅酸盐学报. 2026, 54(4): 1229-1244. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250686

    SiCf/SiC陶瓷基复合材料凭借其优异的高温性能成为航空发动机燃烧室的核心结构材料,且其作为静部件时的密封性能直接影响发动机的长期稳定运行与服役寿命。然而,SiCf/SiC复合材料在燃气环境中易受水氧侵蚀,这为开发兼具气路密封与耐腐蚀特性的可磨耗/环境障复合涂层设计带来了关键技术挑战。本文系统阐述了可磨耗/环境障复合涂层在典型材料体系、结构调控策略及多工况性能评价机制方面的最新研究进展,并展望了该领域的未来发展趋势。最后,总结了当前可磨耗/环境障复合涂层在高温稳定性及服役可靠性等方面面临的主要挑战,为相关研究提供理论参考与技术方向。

  • Il Jung YOON, Jae sung LEE, In-Ho JUNG, Woon Jin CHUNG, Jung-Wook CHO, Yong Gyu CHOI
    硅酸盐学报. 2026, 54(4): 1340-1358. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250637

    韩国的下游玻璃产业与其他非亚洲国家存在显著区别,其半导体和显示面板产业与玻璃材料供应链的关联更为紧密。本文介绍了这类应用的2个典型案例,即用于柔性智能手机盖板的超薄玻璃,以及用于高性能半导体封装的玻璃核心基板与玻璃中介层。上述特定应用需要配套的尖端功能玻璃后处理技术,这类技术的研发主要由产业界与学术界合作推动。本文聚焦韩国高校主导开展的、与玻璃材料直接或间接相关的应用型研究工作,引入了4个不同的研究方向:1)玻璃形成体系的热力学数据库;2)铸钢用保护渣体系;3)掺杂量子点和/或钙钛矿纳米晶体的玻璃;4)用于热成像的硫系玻璃。针对每个研究方向,本文均结合其基本概念与未来发展前景,阐述了相关领域的最新研究进展。

  • 陈光颖, 王博, 管晓敏, 吴亮, 姚海朝, 陈楚, 乐忠威, 郭美婷, 李智姗, 蒋三平
    硅酸盐学报. 2026, 54(4): 1466-1489. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250664

    固体氧化物电池(SOCs)是目前广泛认为的最高效且清洁的能源技术之一,在固体氧化物电解池(SOEC)模式下,它可将太阳能与风能产生的可再生能源转化为氢气等燃料的化学能;而在固体氧化物燃料电池(SOFC)模式下,则能将氢气和甲烷等蕴含的化学能转化为电能。SOCs是至少包括阳极、阴极、电解质以及互连体组成的多层结构,各层具有不同微观结构、电学及电化学性能。由于电解质层的离子电导率会随运行温度降低而大幅下降,尤其是当电解质层较厚时电池阻抗增加显著,所以早期SOCs的运行温度在900 ℃以上。降低SOCs运行温度可以大幅降低制造成本、材料成本和延缓性能衰退,但这也给电池制造带来了重大挑战,特别是制造具有高离子电导率的薄而致密的电解质薄膜。本文回顾和总结了近些年来SOCs薄膜制备相关工作对后续制备工艺研究的指导性意义,分类总结了SOCs的薄电解质膜、电极层及防护涂层的各种薄膜制备技术,讨论了各类薄膜制备技术的重要工艺参数和规模化生产适用性和经济可行性。

  • 娄宸瑞, 潘虹, 徐丽慧, 李倩, 王渝申, 吴袁浩, 周治翔
    硅酸盐学报. 2026, 54(4): 1370-1380. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250652

    近年来,随着电磁波技术的应用,电磁污染日益加剧,吸波材料受到广泛关注。本工作以农业废弃物—椰壳为原料,利用碳酸钙(CaCO3)和氢氧化钾(KOH)的协同造孔能力,经过简单一步炭化法制备了具有丰富孔隙结构和良好吸波性能的椰壳多孔碳(CSPC)。碳酸钙在高温下分解为氧化钙,作为硬模板,构筑出丰富的孔道结构,氢氧化钾的活化作用进一步增强微孔和介孔的形成。探讨了双活化剂比例对多孔碳结构和性能的影响,结果显示,活化剂(CaCO3∶KOH)比例为1∶1条件下,700 ℃炭化2 h制备的多孔碳CSPC-1的比表面积为1 089.185 m2/g,有丰富发达的孔隙结构,当样品厚度为5 mm、测试频率为5.12 GHz时,反射损耗最小值(RLmin)为-45.79 dB,表现出优异的吸波效果。采用简单一步活化炭化法成功制备了性能良好的吸波材料,为高性能吸波材料的制备提供了理论指导,也为椰壳等农副产品的高附加值利用提供了新的思路。

  • 王梓赫, 黄敏捷, 张清风
    硅酸盐学报. 2026, 54(4): 1202-1209. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250810

    传统自供电紫外光探测器通常基于p-n结或肖特基结界面效应设计,然而由于光生电子和空穴无法有效分离,其响应度和探测率往往较低。与半导体材料不同,铁电材料通常拥有起源于自身大剩余极化强度且能贯穿整体的高退极化电场,因此可实现光生电子与空穴有效分离。基于此,本工作通过溶胶-凝胶工艺精准调控锆钛比例,制备出了不同锆钛比的Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT)铁电薄膜和光电性能优异的Au/PZT/FTO自驱动紫外光电探测器,并系统研究了组分对薄膜晶体结构、表面形貌、铁电性能及器件光电响应特性的影响规律。微结构测试表明:不同锆钛比的PZT薄膜均拥有优良的结晶质量和纯的钙钛矿相结构,且薄膜表面平整致密。铁电性能测试揭示:所有组分的PZT薄膜均展现出了良好的铁电性(退极化电场)且最大剩余极化强度高达32.1 μC/cm2。光电测试结果发现:当锆钛比为0.52∶0.48时,器件的光电性能最为优异,在320 nm紫外光间歇照射下表现出稳定且可重复的光电流响应,且在-2 V电压极化下,器件的响应度和探测率均显著提升。

  • 刘永胜, 任洁, 李昀臻, 李精鑫, 曹晔洁
    硅酸盐学报. 2026, 54(4): 1257-1273. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250721

    连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(简称SiCf/SiC复合材料)由于其优异高温性能已成为高推重比航空发动机首选高温轻质热结构材料,但其高温抗氧化腐蚀性能较差限制了长寿命使用。本文综述了SiCf/SiC复合材料中引入自愈合组元、网络中间体氧化物以及稀土硅酸盐组元等进行基体改性的研究进展,系统分析了不同改性组元提升其抗氧化腐蚀性能的改性机理与改性工艺,对存在问题及未来发展方向进行了展望。

  • 司明明, 颜鹏, 逯紫阳, 曾鑫强, 丁奇, 范宇驰, 江莞
    硅酸盐学报. 2026, 54(4): 1210-1219. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250770

    冷烧结技术可在远低于传统烧结温度的条件下实现陶瓷致密化,但对低溶解性材料的适用性与相变机制仍缺乏系统研究。本工作以介孔无定形二氧化硅为对象,围绕“非晶-晶体相变的触发机制”这一关键科学问题,系统揭示了辅助液相碱性、烧结温度与压力对α-石英相形成的协同调控规律。结果表明,强碱性溶液(NaOH浓度≥3 mol/L)可通过促进硅氧网络“溶解-再沉积”过程,显著降低相变活化能,实现非晶SiO2在300 ℃、500 MPa条件下完全转变为α-石英单一相;而中性或弱碱性辅助液相仅能诱导颗粒压实,难以使相变完成。进一步研究表明,相变临界条件为250 ℃与200 MPa,且相变程度随烧结温度与压力提高而加深。在强碱辅助下获得的致密α-石英陶瓷,其相对密度超过95%,硬度、模量及断裂韧性较非晶态分别提升30%、40%和110%。本工作提出一种通过调控辅助液相碱性强弱以精确诱导非晶-晶体转变的策略,为低溶解性陶瓷的低温制备及相工程调控提供了新思路与理论依据。

  • 苏其响, 郁青春
    硅酸盐学报. 2026, 54(4): 1451-1465. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250694

    为实现2050年的碳中和愿景,现在急需去发展那些既高效又成本低的绿色制氢技术,本文对高温固体氧化物电解池(SOEC)技术进行了系统的评估,且把其大规模应用的关键瓶颈和路径进行了梳理,把SOEC跟碱性、质子交换膜电解槽的技术经济性进行了对比,阐明了它的高温运行所带来的热力学以及动力学上的优势;重点评述了电极材料和电解质在高温、高水汽分压环境下的衰减机制以及相应的改进策略;分析SOEC跟风能、太阳能以及工业余热等波动性可再生能源的耦合方式,还有系统集成当中面临的挑战。分析结果显示,SOEC的制氢效率以及单位能耗都显著优于传统路线,要实现其商业化,核心在于把电堆寿命从现在的不足104 h提升到5×104 h,凭借材料创新和系统优化,把平准化制氢成本控制在1.5美元/kg以下,SOEC在未来绿氢供给体系当中是极具潜力的技术方案,它的成功规模化主要依赖在材料长寿命、系统高效集成以及跟可再生能源灵活耦合这三个方面取得持续的突破。

  • 倪雷坤, 许文龙, 房远勇, 吴健, 赵俊, 郑木鹏, 侯育冬
    硅酸盐学报. 2026, 54(4): 1190-1201. doi: 10.14062/j.issn.0454-5648.20250834

    高温振动传感器是航空航天、核能开发等领域核心装备健康检测不可或缺的关键器件,满足其使用要求的压电陶瓷除需具备高压电性能与高居里温度(TC)外,还应兼具高绝缘电阻率(ρ)和高时间常数(τ)以增强高温服役稳定性。BiScO3-PbTiO3(BS-PT)体系因高居里温度和高压电性能而备受关注,然而,其高温绝缘特性较差,难以用于高温振动传感器。锰掺杂是常用的压电陶瓷改性手段,以往对Mn掺杂BS-PT的研究在Mn离子价态分布和取代位置上尚存争议,且缺乏以高温振动传感器应用为导向的多参数协同研究。本工作采用传统固相法制备系列MnO2掺杂BS-PT陶瓷,旨在厘清缺陷化学机制并获取满足高温振动传感器用压电陶瓷组分。通过X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜的协同分析,证实Mn元素以Mn2+和Mn3+价态共存,且主要取代钙钛矿结构B位Sc3+。相对于Mn3+等价取代,Mn2+异价取代形成的缺陷偶极子发挥显著的硬性掺杂作用,有效限制自由氧空位移动,结合与掺杂关联的晶界效应,在Mn掺杂固溶限处的BS-PT组分获得优异的压电性能,TC为441 ℃,350 ℃压电电压常数g33为0.012 V·m/N,同时高温绝缘特性优异,ρ350℃保持109 Ω·cm,τ350℃从0.006 s提升至0.072 s。本工作阐明的缺陷化学机制及优化的综合性能,对高温振动传感器的应用具有重要价值。