陶瓷学报-2023 第03期

碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料研究进展综述附视频

秦刚, 邹顺睿, 蒋龙飞, 许洁, 单旭, 刘一贺, 李勉, 胡芳, 周小兵, 黄庆

碳化硅纤维增韧碳化硅（SiC_f/SiC）复合材料具有优异的力学性能，以及耐高温、耐氧化、耐腐蚀、抗辐照和抗蠕变等一系列优点，在核能、航空航天、深海探测、轨道交通等诸多领域有着广阔的应用前景。从结构组成来看，SiC_f/SiC复合材料主要由三大结构单元组成：纤维、基体、界面相。高强度、近化学计量比、低氧含量碳化硅纤维的研制，是获得耐高温、耐氧化、抗辐照的碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料的关键。裂解碳/碳化硅多层复合界面相在航空航天领域具有较好的应用前景，新型的RE3Si2C2涂层在耐高温氧化方面具有潜在的优势，而三元层状过渡金属碳化物界面层则可能是未来制备核用SiC_f/SiC复合材料的候选方案之一。而SiC_f/SiC复合材料的制备工艺各具优劣，针对不同的应用环境，可选择不同的制备工艺，多种制备工艺联用在制备高致密高热导力学性能优异的复合材料方面具有显著优势。此外，由于SiC_f/SiC复合材料难以一次成型制备出复杂形状的大尺寸构件，因此，SiC_f/SiC复合材料的可靠连接技术也是其走向应用必须解决的关键问题之一。针对SiC_f/SiC复合材料的研究热点问题，概述了目前国内外关于SiC_f、界面相、复合材料的制备方法以及连接技术等研究进展，以期为同行研究者与工程技术人员提供参考。

14页码：389-407DOI：

碳化硅纤维碳化硅纤维增韧碳化硅复合材料界面层连接

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二维Ti3C2TxMXene基复合材料在柔性传感器领域的研究进展附视频

苏丹, 王建省, 吴家伟, 苏新悦, 赵英娜

Ti3C2Tx MXene是一种新型层状二维材料，具备良好的亲水性、导电性、稳定性和机械性能，在柔性传感器领域备受关注。然而，由于Ti3C2Tx MXene的自堆积问题，导致表面活性位点减少，粒子的快速传输受到限制，需要对其进行改性和优化。综述了近年来二维Ti3C2Tx基复合材料在柔性传感器领域的研究进展，通过与碳材料、过渡金属氧化物、导电聚合物等复合，Ti3C2Tx的机械性能与电化学性能能够显著提升，可以更好地应用于柔性传感器领域。

3页码：408-416DOI：

Ti3C2Tx MXene柔性传感器复合材料传感性能

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钙钛矿太阳能电池空穴掺杂剂研究进展

韩飞, 王玲玲, 林媛

近年来，钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其带隙可调、载流子寿命长、可溶液加工和光电转换效率(PCE)高等优点而备受关注，成为最具潜力的下一代薄膜太阳能电池。作为PSC的重要组成部分，空穴传输层(HTL)在抽取和传输光生空穴、阻挡电子、修饰界面、调节界面能级和减少电荷复合等方面起着关键作用。综述了近年来有机空穴传输材料(HTMs)中空穴掺杂剂的研究进展，详细探讨了金属基空穴掺杂剂、离子液体空穴掺杂剂、有机电子受体空穴掺杂剂、Bronsted/Lewis酸空穴掺杂剂和其他空穴掺杂剂的掺杂机理及其掺杂后HTL薄膜的微观形貌、导电性和空穴迁移率等性质与PSC器件性能(如PCE和稳定性等)的关联机制，并对新型空穴掺杂剂在高效、稳定PSCs中的发展趋势进行了展望，以期为进一步提升PSCs的性能提供借鉴。

8页码：417-433DOI：

钙钛矿太阳能电池空穴传输层空穴掺杂剂效率稳定性

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表面偏析在固体氧化物燃料电池阴极/电解质界面形成和反应中的作用附视频

何帅, 邹远锋, 蒋三平

电极/电解质界面对高温固体氧化物燃料电池（SOFC）等电化学固态器件的性能和耐久性起着至关重要的作用。SOFC与液态电解质电池相比，SOFC的多孔电极和致密电解质之间的界面接触是不连续的，并且有显著的固体与固体（Solid-to-Solid, StS）接触特性。这种StS的接触特性在SOFC的表面偏析、电极/电解质界面和电极相界面反应性等现象中起到了关键作用，尤其是对于作为O2还原反应、具有高混合离子和电子电导率和高活性等特点的钴基钙钛矿阴极材料。然而，对这些表界面现象的机理研究绝大部分集中在高温电极/电池烧结过程中所发生的钴基钙钛矿电极与氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）基电解质之间的高反应活性现象。电极直接组装技术的开发避免了传统高温烧结带来的相关不利问题，同时科研人员进一步研究了在SOFC运行条件下的免烧结电极/电解质界面形成和反应现象。简要回顾了在SOFC运行条件下具有电子导电La0.8Sr0.2MnO3和混合离子和电子导电的La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ免烧结钙钛矿电极与YSZ和掺钆氧化铈（GDC）电解质之间的极化、表面偏析和界面形成的基本原理和内在联系等的研究进展。明晰并理解电极/电解质界面的基本原理对于开发高性能和耐用的SOFC技术具有普遍且重要的意义。

0页码：434-446DOI：

固体氧化物燃料电池阴极电极/电解质界面表面偏析极化

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MgAl2O4透明陶瓷力学性能及尖晶石基装甲抗弹性能研究进展附视频

张宏玲, 孔令磊, 曹波, 林泉, 刘晓华, 路淑娟, 尚鹏, 李文江, 马志永, 郭立

当前,随着对防护材料的要求越来越高,传统以防弹玻璃为主的透明装甲已难以满足使用要求,更轻更薄的陶瓷基透明装甲正在逐渐成为主流选择。MgAl2O4作为一种性能优异的透明陶瓷材料,具有较高的机械强度、优异的耐蚀性和耐磨性、良好的抗热震性能和抗热冲击性能。首先,介绍了近年来国内外MgAl2O4透明陶瓷的制备技术进展,在MgAl2O4透明陶瓷制备过程中,通常选用热压烧结结合热等静压后处理技术,粉体原料尺寸应控制在适合的范围内,添加LiF使其微观结构的均匀性更好。其次,介绍了MgAl2O4透明陶瓷微观结构和力学性能之间的联系,微观结构直接影响透明陶瓷所有力学性能,进而影响其抗弹性能;硬度随晶粒尺寸的减小而提高,致密度越高,硬度也越高;弹性模量与相对密度直接相关,与晶粒尺寸无明显关系。微观结构越均匀其断裂韧性越高。最后,解释了力学性能与装甲抗弹性能的相关性,硬度和断裂韧性之间存在反比关系,建议装甲陶瓷硬度大于弹丸硬度,断裂韧性尽可能大。断裂模式与陶瓷吸收的能量有关,穿晶断裂优于沿晶断裂。弹性模量增加了弹丸与陶瓷表面的相互作用时间,可使陶瓷吸收更多能量。高弯曲强度有助于陶瓷承受多重弹丸冲击。因此,需要将多种性能组合起来才能实现装甲陶瓷抗弹性能的最大化。

1页码：447-459DOI：

镁铝尖晶石微观结构力学性能抗弹性能透明装甲

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近十年高温颜色釉与彩绘瓷科技考古研究进展

林俊杰, 郭建晖

陶瓷科技考古研究在揭露遗址文化信息等方面发挥了重要作用，备受关注。近十年来，陶瓷科技考古研究的方法和理论均获得了较大发展。通过Citespace可视化分析了这一时期学术界关于中国古代瓷器科技研究的文献，发现相关的研究主要是围绕高温颜色釉瓷和彩绘瓷两个方面开展，学术团体成长，研究的相关性和连贯性有所增强。大部分研究利用多种测试手段，使得结论更翔实可靠；研究视角的广度和深度均有所提升，对制瓷工艺有了更深入的探析，外销器物的产地溯源有了更精准的定位。但仍然存在一些薄弱环节，在某些方面有待继续展开，也需要进一步克服测试标本过少、问题意识不够突出、合作壁垒过高等局限。

7页码：460-472DOI：

瓷器科技考古高温颜色釉瓷彩绘瓷Citespace

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3D陶瓷打印技术专利发展态势及产学研合作分析附视频

王志强, 王敏, 赵哲骐, 于欢, 鄢春根

3D陶瓷打印技术相比于传统陶瓷生产具有操作简易、材料利用率高、精细化程度高等特点，其主要应用于陶瓷的光固化成型、喷墨打印、熔化沉积形等领域中。基于智慧芽专利数据库平台，结合专利分析方法，从3D陶瓷打印技术全球专利的发展态势、专利布局、专利创新主体和产学研合作等方面进行探讨。研究发现，全球的3D陶瓷打印技术当前处于成熟发展期，其中，中国依托西安交通大学与广东工业大学等高校的技术创新及产学研合作成为了3D陶瓷打印技术的主要输出国之一，故可从推进高校科研院所专利的开放程度、强化高校与企业间的产学研合作，大力引进高新技术人才等方面实施我国3D陶瓷打印技术产业化发展战略。

4页码：473-480DOI：

3D陶瓷打印专利产学研合作

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相转化制备羟基磷灰石平板陶瓷膜及性能研究（英文）

余本锐, 杨富辉, 刘莉, 刑德坤, 李鹏程, 李颃之, 朱庆霞

采用相转化法成功制备了具有较高染料废水处理性能的羟基磷灰石（HA）平板陶瓷膜，并研究了烧结温度及浆料固含量对陶瓷膜形貌、收缩率、孔隙率、渗透及截留性能的影响。当烧结温度为1200℃，浆料固含量为44 wt.%时HA平板陶瓷膜性能最佳。其孔隙率和烧结收缩率分别为39.82%和30.07%，孔径主要集中在352nm处，比表面积为2.23 m2·g-1，孔体积为0.01 cm3·g-1，弯曲强度和纯水通量可达11.63 MPa和2817.23 L·m-2·h-1·bar-1，对100 mg·L-1的刚果红料液具有174.86L·m-2·h-1·bar-1的稳定渗透通量及96.68%的截留率，1h对刚果红染料具有2.46mg·g-1的静态吸附量。膜污染类型先以滤饼过滤为主，而后以标准膜孔阻塞为主。

2页码：481-489DOI：

羟基磷灰石相转化平板陶瓷膜膜污染

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新型聚硅氧烷浸渍裂解法制备SiO2f/SiO2复合材料

陈阳, 侯永昭, 付洁, 仲诚, 朱楠楠, 薛静, 温广武

以硅溶胶、BN纳米粉、聚酰亚胺（PI）和自制聚硅氧烷（PSO）为浸渍液，石英纤维为增强体，采用先驱体浸渍—裂解法制备SiO2陶瓷基复合材料(SiO2f/SiO2)。研究了不同界面保护下的纤维拔出情况，并对复合材料的微观结构和力学性能进行测试。结果表明，PSO具有良好的流动性和浸润性（接触角<30°），90℃开始固化，600℃以上可以完成向非晶SiO2陶瓷的转变，陶瓷产率高达83%。使用PI制备的界面，有效解决了界面包裹不完整的问题，界面结合强度适宜，经过循环6次PSO浸渍—裂解后，SiO2f/SiO2复合材料密度达到1.75 g·cm-3，室温弯曲强度和弹性模量分别为（61±8） MPa和7.1 GPa，纤维被基体界面保护良好，有明显的纤维拔出。

1页码：490-499DOI：

SiO2f/SiO2先驱体浸渍裂解聚硅氧烷力学性能

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基于非水基沉淀覆膜技术制备Al2O3@t-ZrO2复合粉体

聂光临, 刘磊仁, 刘一军, 左飞, 包亦望, 饶平根, 伍尚华

以ZrOCl2·8H2O和Y（NO3）3·6H2O为t-ZrO2的前驱体、二乙胺为沉淀剂、Al2O3粉体为原料，采用非水基沉淀覆膜（CP）技术制备了Al2O3@t-ZrO2复合陶瓷粉体。t-ZrO2前驱体的沉淀覆膜行为的研究结果表明，利用Zr4+、Y3+与乙二胺的络合反应，通过异质形核机制，可在非水基环境下于Al2O3陶瓷粉体表面引入Zr/Y-胺络合物沉淀；且经1000℃热处理，Zr/Y-胺络合物沉淀可转变为t-ZrO2，继而制得Al2O3@t-ZrO2复合粉体。TEM和XPS测试结果证明，CP技术可实现t-ZrO2在Al2O3粉体表面的成功包覆，且包覆层由大量的t-ZrO2纳米粒子（平均粒径≈22nm）所组成。分别利用传统球磨（BM）技术与CP工艺，经干压成型、无压烧结制得ZTA（4 vol.%ZrO2）陶瓷；ZTA陶瓷的微观结构与力学性能测试结果表明，CP可优化t-ZrO2在Al2O3基体中的分散均匀性，继而可提升ZTA陶瓷的弯曲强度与断裂韧性。

0页码：500-508DOI：

沉淀覆膜技术复合陶瓷粉体ZTA陶瓷包覆层微观结构

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2023年03期

本期目录共 23 篇文章

碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料研究进展综述附视频

二维Ti3C2TxMXene基复合材料在柔性传感器领域的研究进展附视频

钙钛矿太阳能电池空穴掺杂剂研究进展

表面偏析在固体氧化物燃料电池阴极/电解质界面形成和反应中的作用附视频

MgAl2O4透明陶瓷力学性能及尖晶石基装甲抗弹性能研究进展附视频

近十年高温颜色釉与彩绘瓷科技考古研究进展

3D陶瓷打印技术专利发展态势及产学研合作分析附视频

相转化制备羟基磷灰石平板陶瓷膜及性能研究（英文）

新型聚硅氧烷浸渍裂解法制备SiO2f/SiO2复合材料

基于非水基沉淀覆膜技术制备Al2O3@t-ZrO2复合粉体

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