中南大学研发出耐3000℃烧蚀的新材料

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新华社长沙8月21日电(记者谢颖)记者21日从中南大学获悉，中南大学粉末冶金国家实验室黄博云院士团队经过大量实验，研制出一种新型陶瓷涂层及其复合材料，该材料在3000℃下耐烧蚀。这一发现可能为高超音速飞行器的发展铺平道路。

中南大学粉末冶金研究所的熊翔教授说，高超音速飞行意味着它的飞行速度等于或大于音速的5倍，即至少每小时6120公里。在如此高的速度下，从北京到纽约的飞行可以在2小时内完成，但前提是飞机的关键结构部件能够承受严重的空空气摩擦和2000-3000℃热气流的冲击而不被损坏。中南大学新发现的超高温陶瓷涂层及其复合材料能更好地保护上述部件。

该陶瓷是由锆、钛、碳和硼组成的具有稳定碳化物晶体结构的多元含硼单相碳化物，R&D团队通过浸渗工艺将多元陶瓷相引入多孔碳/碳复合材料中，获得了一种新型的具有巨大潜力的锆-钛-碳-硼陶瓷涂层改性碳/碳复合材料。

“由于这种超高温陶瓷兼具碳化物的高温适应性和硼化物的抗氧化性，上述涂层和复合材料表现出优异的耐烧蚀性和抗热震性，是高超声速飞行器关键部件的一种很有前途的候选材料。”熊翔说道。

该团队开发的研究成果发表在6月15日的《自然通讯》上。中南大学粉末冶金国家重点实验室是本文的第一个完成单位，熊翔教授是第一个交流作者，曾毅博士是第一个作者。英国曼彻斯特大学的合作单位对材料进行了表征和分析。

文章一经发表，就受到了国外学术界和媒体的广泛关注。发表后的前三天，下载量超过5000次，而当天发表的其他文章的下载量为300-900次。世界上几十家主流媒体和权威学术机构，如英国《每日邮报》、《经济学人》、《美国雅虎》、《大众力学》和俄罗斯卫星通讯社，都对这一研究成果给予了广泛关注和报道。《自然通讯》杂志的评论者认为，“上述研究成果将点燃学术界对第四系材料在高超声速领域应用的热情和兴趣，因为它代表了一个具有巨大应用前景的材料体系。”

自2002年以来，在国家863、973和国家自然科学基金的资助下，在长江学者熊翔教授的带领下，该团队从碳/碳复合材料的中高温(< 1600℃)抗氧化涂层开始，试图寻找一种具有优异抗氧化性和耐烧蚀性的新型超高温陶瓷涂层材料。在研究过程中，选定的材料系统包括数十个系统和数百种高温材料，包括碳化钽、碳化钛、碳化锆、硼化锆和碳化铪，以及几乎所有现有的超高温陶瓷和高温复合材料。到目前为止，在持续15年的3000℃耐烧蚀陶瓷涂层的开发上取得了突破性进展。