經過漫長的發展，現代陶瓷完成了在性能和結構上的飛躍，在人們生活的方方面面扮演著重要的角色。現代陶瓷材料耐高溫、硬度高、耐磨損、耐腐蝕、相對密度輕，這些優良性能使它脫穎而出。但陶瓷的一大特性——脆性，又令陶瓷材料的使用受到限制。在這樣的背景下，陶瓷基復合材料應運而生。

什么是陶瓷基復合材料？

陶瓷基復合材料是一種是有陶瓷成分的復合材料。瓷基復合材料可以由任何一種陶瓷成分來構成，一般碳和碳纖維也被認為是陶瓷基復合材料。陶瓷基復合材料又稱為多相復合陶瓷或復相陶瓷，這一名稱指出了從陶瓷基體到陶瓷基復合材料的秘訣，即在陶瓷基體中引入第二相材料，使之增強、增韌。為了實現這一轉變，需要考慮的問題很多，比如在多相復合陶瓷的研究中，首先必須考慮的是兩個或兩個以上的相之間在化學上的相容性（在制造和使用溫度下，纖維與基體兩者不發生化學反應及不引起性能退化）及物理上的相容性（兩者的熱膨脹和彈性匹配，通常希望使纖維的熱膨脹系數和彈性模量高于基體）。為了得到可信的數據，不僅要通過熱力學計算粗略估計，還必須通過實驗來反復驗證。

陶瓷基復合材料是如何分類的？

陶瓷基復合材料是一個龐大的家族，依照不同的標準，我們可以將其劃分為不同的類型。如按材料作用分類，可以分為用于制造各種受力零部件的結構瓷基復合材料，以及具有各種特殊性能的功能陶瓷基復合材料。目前，實現陶瓷基復合材料強韌化的途徑有顆粒彌散、纖維增強等。因此按照增強材料又有顆粒增強陶瓷復合材料、纖維(晶須)增強陶瓷基復合材料、片材增強陶瓷復合材料。一般情況下，用做瓷基復合材料的基體主要包括氧化物瓷、非氧化物瓷，微品玻璃和碳。以此為分類標準，又能分出如氧化物陶瓷基復合材料、非氧化物周瓷基復合材料、微品玻璃基復合材料、碳/碳復合材料。

陶瓷基復合材料有哪些應用？

陶瓷基復合材料以優異的耐高溫和耐磨損性能取勝于其他復合材料，為航天航空事業做出了重大貢獻。人造地球衛星、載人宇宙飛船等的發射成功，就離不開被稱為“燒蝕材料”的陶瓷基復合材料，它可以在1200℃至1900℃的條件下使用。所以即使當宇宙飛行器從外層空間返回地球，和大氣層產生劇烈摩擦，放出驚人熱量的時候，“燒蝕材料”也能保護飛行器本體。

除了用于航空航天部件，陶瓷基復合材料還可用于滑動構件、發動機部件和刀件具等。在汽車工業領域，先進復合材料制成的制件可以代替同樣性能的鋼制件，而且比原本的鋼制件減重70％左右，工藝上亦可一次成型。此外，先進復合材料在化工、紡織業、醫療和精密儀器等領域也發揮著不可估量的作用。

目前針對先進復合材料的研究十分活躍，正由宏觀復合向微觀復合發展，由増強性的雙元混雜向超混雜復合發展，由結構復合向多功能復合發展。

本文由北京市第六十五中學一級教師胡曉艷進行科學性把關。

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