10月8日，先进陶瓷期刊（Journal of Advanced Ceramics ）在线发表安徽科技大学科研团队一项制备高质量导电复合陶瓷的研究成果，值得一提的是该成果提出粉体颗粒级配策略，并通过实验验证同时实现标的致密化提升和导电网络优化。这项成果对于开发功能陶瓷具有普适性，提供了一条低成本、易实施的工艺路径。

论文地址：https://www.sciopen.com/article/10.26599/JAC.2026.9221390

Al₂O₃–TiC导电复合陶瓷制备策略示意图

导电结构一体化导电复合陶瓷兼具耐高温、高硬度、耐磨损、抗腐蚀以及低电阻率甚至可加工性，机理是在绝缘的陶瓷（Al₂O₃、Si₃N₄、AlN等）基体中掺入足够量的导电第二相（如碳化物、氮化物、硼化物或金属颗粒），当导电相含量超过临界值（渗流阈值）时，导电颗粒在基体中搭接形成贯穿材料的三维导电网络，陶瓷便从绝缘体转变为导体。

本次科研标的“Al₂O₃–TiC”是最具代表性的“结构-功能一体化材料之一，在磁头滑块、半导体制造治具、精密模具、发热体等领域展现出应用潜力。相关研究显示，当TiC含量超过约30vol%时获得足以进行电火花加工的导电性，也就意味着它不必再通过传统机械加工，而是通过电火花加工（EDM）直接成形，成本下降的同时精度提升。但是，要提高该材料的导电性，就需要增加TiC含量或增大Al₂O₃与TiC的相域尺寸比（即绝缘基体颗粒远大于导电颗粒），以降低渗流阈值；但粗大的基体颗粒和细小的导电颗粒往往导致烧结致密化困难，残余气孔不仅降低力学性能，也反过来损害导电性能。

研究团队提出了一种基体粒径级配方案：在微米级Al₂O₃基体中引入纳米级Al₂O₃颗粒，利用两种尺度颗粒实现“填充-钉扎-粗化”的协同。纳米Al₂O₃颗粒填充微米颗粒之间的空隙，显著促进烧结致密化，减少残余气孔；还可能钉扎TiC晶界，抑制导电相晶粒的过度长大，使TiC相域保持细小；同时，微米Al₂O₃相域在烧结过程中以消耗纳米Al₂O₃为代价发生粗化，从而最大化Al₂O₃与TiC之间的相域尺寸差异。根据渗流理论，绝缘基体相域越大、导电相域越小，导电颗粒越容易被“排斥”到晶界区域形成连续网络，渗流阈值就越低。实现显示，仅添加10vol%纳米Al₂O₃，复合材料的有效渗流阈值就从15.54vol%降至10.20vol%，电导率达到4.02×10⁴S/m。这意味着在更低的TiC用量下即可获得满足EDM要求的导电性，同时材料的致密化程度得到改善。在EDM性能上，材料去除率达到9.50mm²/min，并保持了良好的表面质量。

本次研究成果对于应用端而言，在精密模具、半导体治具、微型切削工具等对形状复杂度和尺寸精度要求更高的领域打开了新的空间；从材料设计角度看，粒径级配策略的普适性大概率能够用于其他复合陶瓷体系。

编译整理YUXI