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21日從中南大學(xué)獲悉，中南大學(xué)粉末冶金國(guó)家實(shí)驗(yàn)室黃伯云院士團(tuán)隊(duì)通過大量實(shí)驗(yàn)，開發(fā)了一種新型的耐3000℃燒蝕的陶瓷涂層及其復(fù)合材料，這一發(fā)現(xiàn)有可能為高超聲速飛行器的研制鋪平道路。

中南大學(xué)粉末冶金研究院熊翔教授說，高超聲速飛行意味著其飛行速度等于或大于5倍聲速，即至少每小時(shí)6120公里。在如此高的速度下，2小時(shí)內(nèi)便可完成從北京到紐約的飛行旅程，但前提是飛行器的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件能夠承受住劇烈的空氣摩擦和高達(dá)2000-3000℃的熱氣流沖擊而不被破壞。中南大學(xué)新發(fā)現(xiàn)的超高溫陶瓷涂層及其復(fù)合材料可為上述部件提供較好的保護(hù)。

這種陶瓷是一種多元含硼單相碳化物，具有穩(wěn)定的碳化物晶體結(jié)構(gòu)，由Zr、Ti、C和B四種元素組成。研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用熔滲工藝將多元陶瓷相引入到多孔炭/炭復(fù)合材料中，進(jìn)而獲得一種非常有潛力的新型Zr-Ti-C-B陶瓷涂層改性的炭/炭復(fù)合材料。

“由于這種超高溫陶瓷兼具了碳化物的高溫適應(yīng)性和硼化物的抗氧化特性，使上述涂層和復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)越的抗燒蝕性能和抗熱震性能，是高超聲速飛行器關(guān)鍵部件極具前途的候選材料。”熊翔說。

團(tuán)隊(duì)研發(fā)的研究成果于6月15日在《自然·通訊》（Nature Communications）上發(fā)表，中南大學(xué)粉末冶金國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為本論文第一完成單位，熊翔教授為第一通訊作者，曾毅博士為第一作者。合作單位英國(guó)曼徹斯特大學(xué)對(duì)該材料進(jìn)行了表征和分析研究。

文章一經(jīng)刊出即受到了國(guó)外學(xué)界、媒體的廣泛關(guān)注。刊出后的前3天，下載量就突破5000次，而同日刊出其余文章下載量為300-900次。英國(guó)《每日郵報(bào)》、《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》，美國(guó)《雅虎》、《大眾機(jī)械》，俄羅斯《衛(wèi)星通訊社》等世界數(shù)十家主流媒體和權(quán)威學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)對(duì)此研究成果給予了廣泛關(guān)注和報(bào)道。《自然·通訊》期刊評(píng)閱人認(rèn)為:“上述研究成果將會(huì)點(diǎn)燃學(xué)術(shù)界對(duì)四元體系材料在高超聲速領(lǐng)域應(yīng)用的研究熱情和興趣，因?yàn)檫@代表著一種極有應(yīng)用前景的材料體系。”

從2002年起，在國(guó)家863、973和國(guó)家自然科學(xué)基金的支持下，在長(zhǎng)江學(xué)者熊翔教授帶領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)從炭/炭復(fù)合材料的中高溫（＜1600℃）抗氧化涂層入手，試圖尋找一種具有優(yōu)異的抗氧化性能和耐燒蝕性能的新型超高溫陶瓷涂層材料。在研究過程中，所篩選的材料體系從最初的碳化硅到后來的碳化鉭、碳化鈦、碳化鋯、硼化鋯、碳化鉿等數(shù)十種體系以及數(shù)百種成分含量的高溫材料，幾乎涉及了所有現(xiàn)存的超高溫陶瓷和高溫復(fù)合材料。直至現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)了3000℃超高溫環(huán)境下新型耐燒蝕陶瓷涂層開發(fā)的突破，歷時(shí)15年。