鄂研“结构陶瓷之王”攻克全球业界难题

打破海外技术垄断，适配光刻机核心部件需求

湖北日报讯 （记者文俊、通讯员周天卉、谢小琴）6月28日，由武汉理工大学牵头的隆中实验室传来喜讯，该实验室成功攻克困扰全球材料学界数十年的陶瓷性能制衡难题，研发出高性能、低成本的新型氮化硅陶瓷，刷新了全球液相烧结法制备氮化硅陶瓷的性能纪录。相关创新成果发表于国际权威期刊《Journal of Advanced Ceramics（先进陶瓷）》。

氮化硅陶瓷，素有“结构陶瓷之王”的美誉，是光刻机、刻蚀机等高端半导体设备的核心关键材料、高端装备稳定运行的“硬核骨架”。该材料的核心技术与市场长期被海外垄断，成为制约我国高端制造的关键短板之一。

武汉理工大学团队研发的新型氮化硅陶瓷综合性能实现大幅突破，可在1600℃超高温环境下保持结构稳定，硬度仅次于金刚石，自重仅为传统合金材料的40%。材料同时具备耐高温、耐磨损、抗强腐蚀、高导热、可透波、生物相容等多重特性，打破液相烧结氮化硅陶瓷的多项性能天花板，核心指标位居全球领先水平。

在传统制备工艺中，高温烧制会损耗材料硬度，低温烧制又会大幅削弱材料韧性，全球科研团队始终无法突破“硬韧双选”的技术桎梏。在傅正义院士与季伟教授的指导下，团队核心成员、博士生秦笑威带领研究人员，跳出传统路径，原创出共生柱状团簇微观结构，该结构如同在材料内部构筑起无数微型“钢筋混凝土聚合单元”，从微观层面彻底破解了硬度、韧性、强度相互制衡的矛盾，实现三大核心性能同步跃升、协同升级。成果突破了结构陶瓷物理性能极限，为极端工况高性能陶瓷的研制生产开辟了全新路径。

“该成果精准对接2025年国家航空发动机陶瓷材料攻关专项，有力推动我国高性能结构陶瓷产业跻身全球第一方阵。”秦笑威介绍，新型氮化硅陶瓷实现了从原料处理、高压烧结到精密加工的全链条自主可控，彻底打破海外技术垄断与贸易壁垒，有力地保障了我国高端结构材料、高端制造供应链安全。

据介绍，由于具备无磁性、不导电、耐腐蚀、人体生物相容性等独特优势，研究成果很好地适配光刻机、刻蚀机腔内精密零件、新能源汽车800V高压电驱轴承等核心部件需求，同时可广泛应用于人工髋关节、脊柱融合器、人工关节假体等医用植入器械，大幅延长医疗器械使用寿命，降低术后炎症、感染风险。

目前，该项成果已完成实验室原理性攻关，正式进入工程化转化阶段，预计2至3年可实现小批量试制与示范应用，4至5年可规模量产。