項(xiàng)目名稱：纖維增強(qiáng)超高溫陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)建與應(yīng)用中的科學(xué)問題研究

　　完成單位：中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所

　　獲獎(jiǎng)?lì)愋停?/span>2024年度建筑材料科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)基礎(chǔ)研究獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)

　　該項(xiàng)目屬于無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域，涉及纖維增強(qiáng)超高溫陶瓷基復(fù)合材料（簡稱超高溫陶瓷基復(fù)合材料）構(gòu)建和應(yīng)用中的關(guān)鍵基礎(chǔ)科學(xué)問題。

　　超高溫陶瓷基復(fù)合材料自2005年問世以來一直處于材料學(xué)科前沿，也是國際公認(rèn)的戰(zhàn)略性尖端材料，深遠(yuǎn)影響著新型高速飛行技術(shù)的進(jìn)步。項(xiàng)目針對傳統(tǒng)超高溫陶瓷基復(fù)合材料體系單一、抗燒蝕溫域受限、難以重復(fù)使用和制備成本高等問題，建立了材料制備新方法、新機(jī)制、新體系、新策略，實(shí)現(xiàn)了材料基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用的深度融合和貫通。

　　項(xiàng)目的主要科學(xué)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新包括：1.創(chuàng)立了基于溶膠-凝膠調(diào)控熔滲預(yù)成型體組成和結(jié)構(gòu)的反應(yīng)熔滲超高溫陶瓷基復(fù)合材料制備新方法，實(shí)現(xiàn)多組元超高溫陶瓷基復(fù)合材料的制備和性能提升。2.發(fā)現(xiàn)了熔滲過程中反應(yīng)熱作用下界面相的反應(yīng)-類熔融損傷新機(jī)制，運(yùn)用ZrC/HfC界面保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緩解界面損傷，材料彎曲強(qiáng)度提高1倍、耐溫能力高達(dá)2650℃，并實(shí)現(xiàn)低成本制備。3.發(fā)展了基于混合構(gòu)型熵調(diào)控概念的高熵超高溫陶瓷基復(fù)合材料新體系，發(fā)現(xiàn)了該類復(fù)合材料獨(dú)有的“限域性”燒蝕機(jī)制。4.依據(jù)第一性原理，提出了利用核-殼結(jié)構(gòu)燒蝕產(chǎn)物構(gòu)筑高穩(wěn)定燒蝕層的新策略，研制的材料經(jīng)2500℃/300s條件下10次重復(fù)燒蝕近零損傷，解決了制約材料可重復(fù)使用的國際性難題。

　　項(xiàng)目在陶瓷及復(fù)合材料領(lǐng)域高水平期刊發(fā)表論文52篇，10篇代表性論文他引394次，獲授權(quán)發(fā)明專利12項(xiàng)。項(xiàng)目提出和建立的超高溫陶瓷基復(fù)合材料“新方法”、“新機(jī)制”、“新體系”、“新策略”等成果受到國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)和知名學(xué)者的廣泛關(guān)注、正面評價(jià)和跟蹤研究。項(xiàng)目部分成果應(yīng)用于高速飛行器10余類核心熱結(jié)構(gòu)，助力我國首型高速飛行器歷次飛行成功，支撐了10余型高速飛行器研制。成果已產(chǎn)業(yè)化，切實(shí)轉(zhuǎn)化為新質(zhì)生產(chǎn)力。

超高溫陶瓷基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)示意圖（左圖）及典型顯微結(jié)構(gòu)（右圖）