日前，一项由苏州国家实验室与哈尔滨工业大学特种环境复合材料国家级重点实验室联合完成的研究取得重大突破，科研团队提出了一种基于热力学原理引导的轻质近非烧蚀陶瓷设计策略，开发出一种新型HfO₂/SiBOC陶瓷，其密度极低，且具备卓越的抗超高温氧化能力。

论文地址：DOI:10.26599/JAC.2026.9221324

HfO₂/SiBOC陶瓷制备示意图

航空航天对热防护材料要求不断提高。以碳化物（如HfC）和硼化物（如ZrB₂）为代表的传统超高温陶瓷（UHTCs），虽然具有极高的熔点（HfC为3890℃，ZrB₂为3245℃），通常在2000℃以上仍能保持结构稳定性，但在长期工况下面临两大瓶颈：一是在含氧气氛中极易氧化，后果包括挥发损耗和膨胀开裂；二是密度过高，与航空航天的轻量化产生矛盾。

研究团队本次采取了“热力学引导+结构协同”的创新设计理念，利用Hf的优先氧化在材料表面原位形成高熔点HfO₂稳定骨架，同时借助后续Si、B氧化产生的粘性液相（SiO₂和B₂O₃）填充和愈合表面缺陷，构建致密的多层复合氧化保护层。具体制备分两步，先通过溶胶-凝胶法和溶剂热法合成液态SiHfBOC前驱体，将其1000℃热解后的粉末通过热压烧结工艺制备成最终的HfO₂-SiBOC块体陶瓷。通过优化Hf/Si比和热解温度两个关键参数，实现了材料性能的最优解。

该研究为聚合物衍生超高温陶瓷的分子级设计提供了新的思路，后续对工艺的规模生产优化，对材料长期服役可靠性验证，将有望用于高超声速飞行器热防护系统和超燃冲压发动机热端部件等的升级。

编译整理 YUXI