技术分享特邀专家：孙晓红|特聘研究员，天津大学材料科学与工程学院

主题：耐超高温防腐蚀高绝缘氧化物及氮化物陶瓷材料技术

主要研究方向：陶瓷与加工领域关键材料与核心技术。

一、结构陶瓷研发基础

1.氧化锆

为了解决油井温度高、硫含量高、泵的柱塞寿命短等问题，孙晓红研究员带领团队研发出不同型号稠油蒸汽驱开采用大尺寸多节式氧化锆，使其能在不同的井况下正常作业。与此同时，为了解决钻井泥浆泵输送碱性井液过程中，由于需要持续高压破岩和排放含砂泥浆，从而导致必须经常停机更换缸套问题，研究团队还研发出高耐腐蚀、抗疲劳和耐温和的氧化锆陶瓷缸套，将缸套寿命从金属套的小于800b提升到陶瓷套的大于2700b。

2.氮化硅

在氮化硅陶瓷粉体和成型烧结部分，为解决国产氮化硅粉体形貌性能不均一问题，研究团队采用硅粉直接氮化反应合成出粒径均匀的高ɑ相含量氮化硅粉体，通过调整氮化温度、保温时长以及稀释剂比例，探究影响硅粉氮化的机理，并获得最佳制备工艺路线和粉体样品；同时研究团队还通过调控浆料前躯体、粉体、溶剂、粘结剂、增塑剂等获得最佳粘度、流变性、高固含量的氮化硅纤维浸渍氮化硅浆料。

在国防领域方面，孙晓红研究员团队研发了高温力学性能良好的耐热性及介电性能优良的航天航空氮化硅天线罩材料、导弹天线罩梯度多层氮化硅基陶瓷涂层；在民用领域方面，针对油田开采耐磨损要求，研制出适应油田开采需要的系列长效氮化硅陶瓷水嘴。

针对氮化铝基陶瓷材料研发和应用，研究团队研制出核工业用金属铀熔炼氧化锆和氢化铝基陶瓷容器材料，具有良好的耐高温、抗热震和结构稳定性。

3. 堇青石基

针对3D打印陶瓷材料的零膨胀系数难实现问题，研究团队采用制备条件温和、反应活性高、粒径分布均匀的溶胶凝胶法制备了高纯ɑ相堇青石3D打印陶瓷粉体，并通过调控前躯体比例、溶胶pH值、凝胶时间、干燥方式、干凝胶颗粒尺寸等调变所制备堇青石粉体的纯度和粒径，获得最佳制备工艺。

4.氧化铝基

由于氧化铝等陶瓷具有机械强度较高、硬度高、耐磨性能佳、耐腐蚀、耐高温等诸多优良性能，被广泛应用于机械、电子电力、医学等各个领域。

5.钨酸锆负膨胀陶瓷

针对3D打印陶瓷材料的零膨胀系数难实现问题，研究团队采用制备时间短、工艺简单且可兼顾高纯度、小粒径的水热法制备了超细高纯负膨胀系数的立方钨酸锆粉体，通过酸浓度、水热温度、水热时间、水热釜填充等调控所制备的钨酸锆粉体的纯度、形貌及尺寸，最佳工艺条件下所制备的立方钨酸锆粉体在纯度（无杂相）、尺寸（宽约300nm）和热膨胀系数（-5.86×10⁶/K(RT~500℃））上完全满足项目的技术指标要求。

6.莫来石陶瓷纤维

针对莫来石纤维易断裂分化、渣球含量高等问题，研究团队通过硅源调控、纺丝助剂选择、排胶和烧结工艺优化等方法获得纤维直径较均匀，无鼓包或渣球且高致密的莫来石纤维产品。

二、储能电池研发基础

研究团队详细研究锂、钠、钾、锌等离子电池的电极材料的形貌结构调控和导电容增加，增强电子和离子的协同运输，获得了电化学性能的有效调控机理和电极材料的高放电比容器及大倍率充放电和长时间循环使用提升方式。

三、结构陶瓷与储能电池研发基础

先进具备耐超高温、防腐蚀、高绝缘的氧化物及氮化物陶瓷材料制备及应用技术，包括陶瓷粉体优化、成型技术、烧结数据等，能够满足不同极端环境对材料和器件体系化学稳定性、结构可靠性、使用耐久性等要求。