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「陶瓷基复合材料」的性能如何，未来可能应用在哪些领域？
陶瓷基复合材料是一种全新的结构材料，这类以陶瓷为基体与各种纤维复合而成的复合材料，具有类金属断裂韧性，对裂纹不敏感、没有灾难性损毁，能够在保持传统陶瓷材料耐高温、高强度、低密度等优良性能的同时，克服其脆性大的致命弱点。
与其它复合材料不同，陶瓷基复合材料的成型工艺相对复杂，制备周期长、成本高，对设备的要求高，成品率也难以保证。因此，陶瓷基复合材料通常应用于高精尖领域。
1.陶瓷基复合材料被誉为世界航空航天工业发展的核心材料技术
自1986年获得第一个陶瓷基复合材料专利以来，GE公司在30余年里投入近10亿美元，研究如何利用这种材料在可控成本范围内批量生产。这家企业认为，在航空发动机中可使用陶瓷基复合材料的零件包括导向叶片、整流罩、转子叶片、尾喷口叶片等。
图. 航空发动机中的CMC
2.保时捷、法拉利的选择——碳陶刹车盘
碳陶刹车盘是采用碳纤维增强碳化硅基复合材料制作而成的一种刹车盘。碳陶瓷（C/SiC）刹车材料作为新型刹车材料，与传统金属及半金属刹车材料相比，其具有密度低、强度高、摩擦性能稳定、制动比大、耐高温等优点。
图.碳陶瓷刹车盘
3.陶瓷基复合材料在交通、轨道上面的的发展前景
随着列车速度的提高，盘形制动已成为公认的高速列车制动形式。制动过程中，制动盘吸收制动动能并将之转化为热能散发到空气中，其材料结构和性能不被破坏。我国高速列车时速300km/h和350km/h时平直道紧急制动距离分别为3700m和6500m。
在制动材料的选取上，发展趋势是采用密度更低、摩擦因数更高、耐磨性能更好的铝基复合材料、C/C复合材料或陶瓷基复合材料。
同步提升陶瓷材料强度及损伤容限是陶瓷发展的核心问题。一百多年前预应力技术大幅提高混凝土和玻璃的弯曲强度，并在世界上广泛应用以来，预应力增强陶瓷材料的设计就成为一个百年梦想。
采用致密化、细晶化或引入增强相等方式来提高传统陶瓷强度，因受到施工设备、生产成本等因素的限制，亦难于大规模的推广应用。类似于钢化玻璃，在陶瓷表面形成一层压缩残余应力可大幅度提高强度的思路，一直吸引着材料学家的研究兴趣。
国内研究学者总结了当前预应力增强传统陶瓷的国内外研究进展，提出了预应力涂层增强陶瓷设计，并以景德镇地区日用陶瓷为例对比了不同预应力设计的增强效果。
结果显示，预应力涂层增强设计能够极大限度地提高陶瓷强度，且具普遍性、不受形状和尺寸限制等优势。钢化陶瓷的实质就是"预应力陶瓷"，它的提出与实施对推动陶瓷行业"节能降耗"的发展,突破陶瓷行业走向"低碳"的技术瓶颈具有重大的意义。
后又有学者提出了全新的高强度高损伤容限复合陶瓷的预应力设计及模型，通过优化表面预应力设计，在陶瓷构件表面能够形成一层高度压缩应力，从而阻止裂纹扩展，并抵消外加拉应力，达到提高陶瓷的强度及损伤容限的目的。
这种预应力设计理论和规程可应用到结构陶瓷、建筑陶瓷和日用陶瓷等不同领域，具有明显的通用性和广泛性，且简单、经济，不受构件尺寸和形状的限制，因此极具应用前景。
参考文献：
[1]孙熠,包亦望,李月明,万德田,李恺,潘国翔,吴天野.预应力增强传统陶瓷的研究进展——从钢化玻璃到钢化陶瓷[J].陶瓷学报,2020,41(04):477-484.
[2]包亦望,孙熠,旷峰华,李月明,万德田.高强度预应力陶瓷的发展与探索[J].无机材料学报,2020,35(04):399-406.
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