航天飞机大量应用超高温陶瓷

　　根据中国航天系统科学与工程院翻译发布的新闻，帝国理工学院的研究团队，在最近研究成功了以碳化钽和碳化铪为主要成分的耐热陶瓷材料，其最高承受温度可以达到4000摄氏度，超越任何现有耐高温材料。

碳化钽

　　由于这种新材料的耐受温度极限远超以往，在目前来看，最适合这两种材料发挥所长的地方，在于高超声速飞行器和空天飞机一类的产品上；特别是在这些飞行器的鼻锥和机身、机翼前缘等与空气摩擦最为剧烈、压力最高的地方。

　　值得强调的是，这类“陶瓷”在英文中属于“ceramics”范畴，属于无机非金属材料的统称，和中国传统文化、生活意义上的“陶瓷/china”有非常大的区别，是基于近现代化学理论和工业体系下的产物，不能直接等同。

　　超高温陶瓷一般是指在超过1800度以上温度仍然能保持良好稳定性能的陶瓷材料。而目前经常被提到的高温陶瓷，比如被应用在f22战斗机尾喷管矢量上的碳化硅陶瓷，并不属于这一范畴——这类材料的使用极限在1600度左右。

f22两元矢量喷口的陶瓷板依旧不能算超高温陶瓷

　　现代超高温陶瓷的研究，最早是从上世纪60年代开始，由美国空军支持下展开；当时的主要研究对象是硼化物材料——硼化锆和硼化铪。在高熔点化合物中，通常来说碳化物的熔点最高，其次就是硼化物，超高温陶瓷也多是这两类成分，此外还包括一些氮化物。

　超高温陶瓷最早是针对洲际弹道导弹开发

　　美国空军对于超高温陶瓷的研究，最早是基于弹道导弹等方面的需要；比如民兵iii导弹在进行23分钟高速飞行以后，防热层的温度会达到2730度。传统上弹头设计可以通过烧蚀材料的熔解、蒸发等现象，带走大量的热量实现降温。

　　但是这样做不可避免要破坏弹头的气动外形，而且使导弹的弹头很难采用尖锐、薄削的气动外形设计，有效减低阻力并增大升力利用效率。如果有优秀的超高温陶瓷材料，则可以使导弹在射程、精度、突防控制能力等方面获得极大的性能提升。

 在进入上世纪90年代以后，美国nasa ames实验室也开始跟进研究。2003年，哥伦比亚号航天飞机因为左侧机翼耐热材料裂纹，导致空中解体爆炸以后；nasa 又迅速启动了新一代的超高温陶瓷研究工作，要求熔点达到3000度以上。我国对超高温陶瓷材料的跟踪研究还是比较早的，从上世纪70年代就开始了。但是由于投入和科研工业基础能力所限，目前和美英等国相比差距仍然很大。

 比如仅以高温力学性能测试上的局限性来说，至少以2014年的专业论文中披露的情况看，国内目前普遍测试极限只能做到2500度，2700度和以上尚处于空白、组织力量攻关的阶段。换句话说，目前英美最新一代的超高温陶瓷材料即使是进入国内，国内都没有足够的能力手段对材料性能进行摸底。

 高超声速飞行器是未来突防能力的核心发展方向之一，而超高温陶瓷材料对于高超声速飞行器有着不可取代的意义；缩小在这一领域的材料差距水平，对于中国正变得越来越紧迫。