Journal of Advanced Ceramics（先进陶瓷）期刊6月发布了武汉理工大学和湖北隆中实验室的联合研究成果，科研团队通过液相烧结制备出已报道的最佳韧性与强度协同的高性能氮化硅陶瓷，该成果以“Intergrown columnar clusters toughening silicon nitride ceramics”为题发布。

论文地址：DOI:10.26599/JAC.2026.9221303

液相烧结制备机理示意图

科研团队 图源：湖北日报

据介绍，该科研攻关始于2018年，在傅正义院士与季伟教授的指导下，团队核心成员、博士生秦笑威带领研究人员，率先探索极端压力场耦合离子快速烧结创新技术路径。历经八年深耕、数千次配方调试与工艺迭代，团队反复攻克样品开裂、试验失效、性能瓶颈等各类难题，凭借创新思维与持之以恒的坚守，突破了全球公认的结构陶瓷物理性能极限，为极端工况高性能陶瓷的研发与应用开辟了全新路径。

氮化硅(Si₃N₄)陶瓷以性能全面卓越著称，液相烧结是氮化硅陶瓷致密化的重要机制——通常产生以β相为主的微观结构，β相晶粒沿着某些晶体学方向表现出各向异性生长，并具有较高的生长速率，从而形成一种互锁的微观结构，增强强度和韧性。但是，快速生长也往往造成晶粒粗化，使得精确控制微观结构演变变得困难，从而限制了性能的进一步提升。科研团队跳出传统路径，原创出独特的共生柱状团簇微观结构。该结构如同在材料内部构筑起无数微型“钢筋混凝土聚合单元”，从微观层面彻底破解了硬度、韧性、强度相互制衡的矛盾，实现三大核心性能同步跃升、协同升级。在这项研究中，特别是在1600℃和200MPa下，成功制备了具有独特扭曲形态的Si₃N₄陶瓷，这种陶瓷在断裂韧性提高的同时，硬度也得到了提升——同时实现了强度（982±63MPa）和韧性（10.2±0.3 MPa·m^1/2), 和硬度 (20.1±0.3 GPa)。

此次研发的新型氮化硅陶瓷，实现了从原料处理、高压烧结到精密加工的全链条自主可控，彻底打破海外技术垄断与贸易壁垒，为我国高端结构材料产业突围、高端制造产业链供应链安全筑牢了核心根基。目前，该技术已完成实验室原理性攻关，正式进入工程化转化关键阶段，预计2至3年可实现小批量试制与示范应用，4至5年建成规模化量产生产线。

编译整理 YUXI