日前發(fā)表在《先進陶瓷》期刊上的一項研究中，中山大學的材料學團隊在田志林博士和李斌教授的指導下，通過采用雙溶劑模板和冷凍鑄造技術，制備出一種具有均勻、細微結構的多孔氮化硅（Si3N4）陶瓷。

雷達罩和透波天線窗是飛機中關鍵的結構部件，能夠在保護雷達天線免受外部干擾的同時，確�？煽康耐ㄐ拧Ｄ壳�，*廣泛使用的透波材料是基于氧化物和氮化物的陶瓷。氮化硅（Si3N4）陶瓷因其高熔點和優(yōu)越的機械性能，被視為高超音速飛行器應用的潛在理想材料。

然而，致密氮化硅（Si3N4）陶瓷的介電性能和熱絕緣性能需要改進，以滿足高速飛行中*制導和熱防護的要求。通過調整微觀結構，可以提升透波材料的介電、機械和熱性能。

因此，多孔氮化硅（Si3N4）陶瓷在高超音速飛機雷達罩和天線窗的制造中至關重要。這些組件必須在承受極端溫度和應力的同時，保持較低的介電常數(shù)以確保雷達的正常功能。傳統(tǒng)上，機械強度與透波效率之間的平衡一直難以實現(xiàn)，這需要創(chuàng)新的解決方案來同時提升這兩個方面的性能。

該團隊采用的這種創(chuàng)新方法可以*控制孔徑和結構，這對高溫透波材料的性能具有重要影響。傳統(tǒng)方法，如直接發(fā)泡、凝膠注模和有機模板浸漬，往往難以實現(xiàn)所需的孔結構均勻性和規(guī)整性。

這種新方法能夠輕松將各向異性棱柱形孔轉化為各向同性的球形孔。該創(chuàng)新顯著協(xié)同提升了多孔氮化硅（Si3N4）陶瓷的機械、熱和介電性能。

“在本研究中，我們通過雙溶劑模板法結合冷凍鑄造技術制備了具有均勻孔結構的多孔氮化硅（Si3N4）陶瓷。所得陶瓷的孔隙率為56%，并展現(xiàn)出優(yōu)異的機械性能，其彎曲強度為95±14.8MPa，抗壓強度為132±4.5MPa。”中山大學田博士介紹道。

田博士補充道：“雙溶劑系統(tǒng)豐富了孔結構的多樣性，這與溶劑比例密切相關。隨著叔丁醇含量的減少，孔結構從棱柱形逐漸過渡為球形。此外，隨著莰烯含量的增加，孔徑先減小后增大。當溶劑比例為1:2時，由于溶劑晶體在生長空間上的競爭，平均孔徑達到*小。更多的叔丁醇會導致晶體和孔徑增大，而減少叔丁醇則讓較小的莰烯晶體占主導地位，從而形成較小的孔徑�！�

他進一步補充道：“我們的雙溶劑模板法提供了*的孔徑和結構控制，這對于制造高性能航天應用陶瓷至關重要。叔丁醇和莰烯作為模板的結合使我們能夠實現(xiàn)各向同性的球形孔，從而大大增強了機械強度和熱性能。溶劑晶體之間的競爭有助于實現(xiàn)*佳孔徑，從而改善在高速飛行條件下的裂紋偏轉和能量吸收�！�

這項研究為未來透波材料的進一步發(fā)展鋪平了道路。田博士表示，接下來的步驟是擴大生產規(guī)模，并對材料性能進行微調，以滿足各種航天應用的特定需求。

田博士指出：“我們的*終目標是開發(fā)一類可以在廣泛極端環(huán)境中使用的陶瓷�！�