获奖项目名称：

碳/碳复合材料用长寿命陶瓷环境障涂层设计及防护机制

第一完成单位：

西北工业大学

项目联系人：

孙佳

联系人电话：

15191895965

联系人邮箱：

j.sun@nwpu.edu.cn

项目简介：

  碳/碳复合材料的涂层热防护是航空航天领域热端部件热防护体系的重要一环，直接关系到飞行器服役可靠性和运行安全性。本项目面向国家战略需求，围绕碳/碳复合材料用陶瓷环境障涂层的“选材-制备-服役”闭环设计和防护理论开展深入研究，取得突破性进展如下：

（1）构建了抗氧化/水氧/烧蚀性能目标到涂层成分-结构的机器学习模型，开发的过渡/稀土元素多元固溶陶瓷涂层新体系的断裂韧性较传统涂层提升一半以上，揭示了多元固溶结构对陶瓷涂层脆性开裂的抑制作用，为碳/碳复合材料用陶瓷环境障涂层的高性能设计与应用提供成分基础。

（2）阐明了层/基界面元素反应扩散对陶瓷环境障涂层结合强度的提升作用机理，实现了涂层的结合机制由机械咬合转变为化学结合，涂层结合强度提升幅度超过两倍，孔隙率低于百分之一，为高性能碳/碳复合材料陶瓷环境障涂层的制备提供了结构设计依据。

（3）揭示了多元增韧+高界面结合涂层典型极端环境下的长寿命防护机理，阐明了多层级抗高温水氧渗入与跨尺度动态自修复两类机理，揭示了碳/碳复合材料用陶瓷环境障涂层的长寿命服役可靠性规律，引领碳/碳复合材料环境障涂层在极端高温环境下的设计理论与技术前沿。

项目成果在Corros Sci等腐蚀科学领域顶刊，Adv Powder Mater、J Mater Sci Technol等粉末/材料科学与工程领域顶刊，J Adv Ceram、J Am Ceram Soc、J Eur Ceram Soc、Ceram Int等陶瓷领域顶刊累计发表学术论文100余篇，被引超2000余次，授权专利34项。研究成果得到包括中、美、俄、加、英等国家工程院/科学院10余位院士、SCI期刊主编、国家长江/杰青等100余名知名学者正面引用和高度评价。

项目研究成果被中国腐蚀与防护学会评价为“总体达到国际先进水平，其中长寿命多层级跨尺度环境障涂层设计和机理研究处于国际领先”。项目紧扣国家航空航天领域研制急需，解决碳/碳复合材料用陶瓷环境障涂层从定制化材料设计到工程化试车应用的挑战难题。热防护技术及规律的应用为提升飞行器抗极端环境氧化烧蚀性能发挥了重要作用，取得了显著的国防和社会效益。