④俄羅斯、烏克蘭在結構陶瓷和陶瓷基復合材料方面實力雄厚。俄羅斯、烏克蘭兩國在先進陶瓷的研究開發和生產方面，基礎扎實，設施齊全。在結構陶瓷和陶瓷基復合材料方面，不論是氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷、復相陶瓷或者是陶瓷基復合材料，不但在實驗室研制成功，而且已開發成有明確應用目的的制品，相當一部分已投入商業生產。

連續纖維增強陶瓷基復合材料是陶瓷基復合材料中性能最為突出的一類材料，是將耐高溫的連續陶瓷纖維植入陶瓷基體中形成的一種高性能復合材料，具有高強度和高韌性，特別是具有與單一陶瓷不同的非災難性斷裂方式，受到世界各國研究人員的極大關注。隨著纖維制備技術和其他相關技術的進步，人們逐步開發出制備這類材料的有效方法，使得纖維增強陶瓷基復合材料的制備技術日漸成熟。連續纖維增強陶瓷基復合材料已經開始在航空航天、國防等領域得到廣泛應用。

大多陶瓷材料一般表現為絕緣性，限制了陶瓷的應用[66]。而石墨烯具有優異的導電性能，加入到陶瓷基體后，復合材料的導電性隨著石墨烯含量的增加而增加。當石墨烯含量超過某一臨界值（即滲流閾值）后，石墨烯在陶瓷基體內相互連接形成了導電，從而使得復合材料的導電性呈現跳躍式增長。隨著石墨烯導電的完善，復合材料的導電性最終達到了一個平臺。石墨烯/陶瓷復合材料的導電性與石墨烯的含量、類型、分散混合方式以及燒結制備方法等有關。

陶瓷基復合材料性能優異，是理想的高溫結構材料。陶瓷基復合材料（CMC）是指在陶瓷基體中引入增強材料，形成以引入的增強材料為分散相，以陶瓷基體為連續相的復合材料。連續纖維增強陶瓷基復合材料保留了陶瓷材料耐高溫、抗氧化、耐磨耗、耐腐蝕等優點的同時，充分發揮陶瓷纖維增強增韌作用，克服了陶瓷材料斷裂韌性低和抗外部沖擊載荷性能差的先天缺陷。這類材料已成為航空航天、軍事、醫療等多領域理想的高溫結構材料，廣泛應用于飛機發動機噴管、機翼護罩、導彈噴管、電磁窗、翼尖、尾舵、發動機渦輪等部件。

本章將主要介紹碳化硅纖維以及連續碳化硅纖維增強碳化硅陶瓷基復合材料(SiC/SiC復合材料)的制備工藝和研制情況。

激光粉末床熔融（SLM）增材制造的進展為陶瓷增強金屬基復合材料的發展開辟了一條新途徑。獨特的逐層工藝方式簡化了復合材料制造的工藝路線和交貨時間。采用SLM技術制造陶瓷增強金屬基復合材料有以下優勢：

本文較系統地總結了石墨烯/陶瓷復合材料的研究，概述了石墨烯/陶瓷復合粉料的制備方法、成型工藝和致密燒結工藝技術，評價了制備方法對石墨烯和復合材料的影響。石墨烯的引入可以改善陶瓷材料的機械性能、導電性能、導熱性能和摩擦磨損性能等，進一步拓寬陶瓷材料的應用范圍。然而目前石墨烯的制備和石墨烯/陶瓷復合材料的研究還存在一些問題：

3提出適用于陶瓷基復合材料的多元增韌制備方法，實現兩種纖維、晶須或顆粒補強劑同時彌散的復合材料方案，從而大大提高材料的強度和韌性，是一種創新性探索。

陶瓷基復合材料的可設計性很大程度源于界面層，理想的界面層應具有以下功能：（1）在制備過程中抑制或阻止物理收縮和化學反應對陶瓷纖維損傷；（2）緩解纖維與基體間界面殘余熱應力；（3）在復合材料遭受外部載荷沖擊時，將載荷由基體傳遞至纖維，起到載荷傳遞作用；（4）改善界面結合強度，充分發揮界面解離、纖維拔出等能量耗散機制，使復合材料斷裂時呈現假塑性特征。近年來用于復合材料制備的界面層體系主要有熱解碳界面層（PyC）、BN界面層、復合界面層。

發展以超高溫、低成本碳化物纖維為代表的高性能陶瓷纖維及其復合材料技術；二是突破碳化硅、氧化鋁、氮化硅、氮化硼、硅硼氮等纖維及其前驅體的工程化穩定制備技術；三是開發陶瓷基復合材料快速低成本制造技術；四是突破陶瓷基復合材料全產業鏈中的關鍵技術，并實現相關技術的有效協同；五是加強陶瓷基復合材料本征結構與失效機理研究，建立壽命預測模型；六是加強應用端研究，建立考核評價體系和標準。

陶瓷基復材在結構材料中前景。陶瓷基復材作為結構材料在保留陶瓷本身優點的同時，有效的解決了其脆性問題。1987年開始實施陶瓷基復合材料的研發計劃，NASA等單位也投入大量人力和經費。僅1992年美國投入陶瓷基復合材料應用研究的經費高達3500萬美元。陶瓷基復合材料的潛在應用領域廣泛，包括宇航、國防、能源、汽車工業、環保、生物、化學工業等，在未來的國際競爭中將起關鍵的作用。發達國家投入巨資進行研究，美國和西歐各國側重于航空和軍事應用，日本則力求把它應用在工業上。

具有復雜幾何形狀或獨特設計的耐損傷陶瓷復合材料在各種應用中都有很高的需求。然而，由于模具形狀的限制，冰模板或冷凍鑄造等傳統加工技術無法為陶瓷復合材料的制造提供幾何自由度。使用3D打印（也稱為增材制造）為創建具有復雜幾何結構的陶瓷復合材料創造了新的可能性。

此外還可通過材料結構的改變來達到增韌的目的,如自增韌結構、仿生疊層結構以及梯度功能材料等，連續纖維增強陶瓷復合材料是目前最重要的一類高溫結構陶瓷。

眾多研究表明，石墨烯/陶瓷復合材料具有優異的機械性能、導電性、導熱性、耐摩擦磨損性能等。為考察石墨烯/陶瓷復合材料的研究現狀，本文基于目前的研究成果，對石墨烯/陶瓷復合材料的研究進行了總結。首先，梳理了石墨烯/陶瓷復合材料的制備方法，從粉體制備、成型和致密燒結工藝角度進行了概述，評價了制備過程對石墨烯和復合材料的影響。其次，總結了石墨烯的引入對于陶瓷的力學、熱學、電學和摩擦磨損性能的改善，并揭示了改善機理。，針對石墨烯/陶瓷復合材料面臨的挑戰和研究方向進行了探討與展望。

對于航空發動機來說，提高渦輪前燃氣溫度是提高發動機推力的主要技術途徑，但是目前的渦輪前燃氣溫度已經逐步接近高溫合金自身的熔點，溫度上升空間很小，因此需要有替代材料。陶瓷基復合材料具有耐高溫特性，可用于熱端構件。研究表明陶瓷基復合材料可將渦輪前燃氣溫度在現有的基礎上提高300K以上。同時陶瓷基復合材料密度小，有利于發動機減重。

用于火箭發動機熱結構件：陶瓷基復合材料可用于火箭發動機中。由于陶瓷基復合材料耐熱沖擊性高，對液體推進劑化學穩定性高，比金屬材料耐高溫，具有較高的抗蠕變性，是一種理想的液體火箭發動機熱結構件材料。

陶瓷材料及陶瓷基復合材料會被用在裝甲中，如防彈衣、戰機和裝甲車的防護層等。防彈衣主要由衣套和防彈層兩部分組成，防彈層可吸收彈頭或彈片的動能，對低速彈頭或彈片有明顯的防護效果，在控制一定的凹陷情況下可減輕對人體胸、腹部的傷害。和傳統的材料如塑料和金屬相比，特種陶瓷材料具有質輕、耐高溫、硬度高、耐摩擦等優點，被廣泛應用于抗擊中等口徑槍的輕質耐用防彈衣上。熱壓碳化硼和碳化硅陶瓷基復合材料可以用于制造堅固的抗擊打的盔甲板。我國是世界上三大的防彈衣生產國，在國際市場上，我國防彈衣價格大約500美元左右，而其他國家的防彈衣價格在800美元左右，在制造成本方面我國存在優勢。