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| 編輯推薦： |
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连续纤维增韧补强碳化硅陶瓷基复合材料（CFCC-SiC）具有耐高温、强韧、轻质等优异特点，是发展高超声速飞行器和高推重比航空发动机等国家战略装备的核心热结构材料。近年来，航空航天飞行器等国家战略装备的快速发展对CFCC-SiC提出了更高的要求。本书旨在通过各种方式将纳米增强体有序组装3D网络引入到陶瓷基体中，研究纳米增强体的组装网络对陶瓷基复合材料强韧性的影响及其作用机制，研究对陶瓷基复合材料功能性能的影响及其作用机制等，解决轻量化复杂陶瓷结构强韧化问题。
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| 內容簡介： |
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微观上纳米增强体是以3D网络形式存在于陶瓷基体中的，宏观上可以是不同形式的存在，比如纤维、薄膜（纸）以及各种3D组装体等，除能极大改善陶瓷力学性能之外，其有序结构还可导通纳米增强体，提高其功能性。本书以纳米增强体有序组装陶瓷基复合材料为研究对象，旨在通过多种方式将纳米增强体有序组装3D网络引入陶瓷基体中，并研究纳米增强体的组装网络对陶瓷基复合材料强韧性的影响及其作用机制，从而解决轻量化复杂陶瓷结构强韧化问题。本书的出版将为陶瓷基复合材料专业的师生和相关科研院所的研究人员以及生产设计人员提供有益参考。
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| 目錄：
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第1章绪论1
1.1引言 1
1.2陶瓷材料 1
1.2.1陶瓷材料的弹性 1
1.2.2陶瓷材料的断裂 2
1.2.3陶瓷材料的韧性 3
1.3陶瓷材料强韧化途径 3
1.3.1纳米晶粒增韧 4
1.3.2原位自生增韧 4
1.3.3仿生结构增韧 6
1.3.4增强体增韧 7
1.4纳米增强体 8
1.4.1纳米颗粒 8
1.4.2晶须 9
1.4.3纳米线（管） 10
1.5小结 12
参考文献 12
第2章纳米增强体强韧化陶瓷基复合材料14
2.1引言 14
2.2纳米增强体引入途径 14
2.2.1粉体法 14
2.2.2胶体法 15
2.2.3溶胶凝胶法 16
2.3纳米增强体/陶瓷基复合材料致密化工艺 17
2.3.1反应烧结 17
2.3.2前躯体浸渍热解 17
2.3.3反应熔体浸渗 18
2.3.4化学气相渗透 19
2.4强韧化机理与效果 20
2.5纳米增强体有序组装 21
2.5.1一维纤维 22
2.5.2二维薄膜（纸） 23
2.5.3三维网络 24
2.6小结 25
参考文献 25
第3章一维组装体/陶瓷基复合材料29
3.1引言 29
3.2一维Mini-CNTs/SiC复合材料 30
3.2.1显微结构 30
3.2.2力学性能 31
3.2.3抗氧化性能 35
3.3一维Mini-CNTs/B4C复合材料 38
3.3.1显微结构 38
3.3.2力学性能 38
3.3.3抗氧化性能 41
3.3.4一维Mini-CNTs/B4C复合材料的PyC界面层设计 44
3.4SiC晶须改性C/SiC复合材料 47
3.4.1显微结构 47
3.4.2弯曲性能 49
3.5Si3N4纳米线改性一维C/SiC纤维束复合材料 50
3.5.1Si3N4纳米线/C纤维束 50
3.5.2Si3N4纳米线/C/SiC纤维束复合材料 54
3.5.3Si3N4纳米线改性三维C/SiC复合材料 61
3.6电沉积CNTs改性C/SiC纤维束复合材料 73
3.6.1电沉积CNTs/C纤维束 73
3.6.2电沉积CNTs改性C/SiC纤维束复合材料 75
3.6.3电沉积CNTs改性的二维C/SiC复合材料 87
3.6.4电沉积CNTs改性的三维C/SiC复合材料 96
3.7小结 101
参考文献 101
第4章二维组装体/陶瓷基复合材料105
4.1引言 105
4.2巴基纸/SiC复合材料 106
4.3巴基纸/C/SiC复合材料 109
4.3.1显微结构 109
4.3.2弯曲性能 109
4.4CNTs薄膜/SiC复合材料 112
4.4.1显微结构 112
4.4.2拉伸性能 115
4.5CNTs薄膜/C/SiC复合材料 119
4.5.1显微结构 119
4.5.2弯曲性能 122
4.5.3电磁屏蔽效能 123
4.6SiC晶须/SiC层状结构陶瓷 126
4.6.1显微结构 126
4.6.2力学性能 131
4.6.3SiC晶须/SiC层状结构陶瓷热处理改性 134
4.6.4SiC晶须/SiC层状结构陶瓷致密化改性 138
4.6.5SiC晶须/SiC层状结构陶瓷颗粒改性 144
4.7小结 154
参考文献 154
第5章三维组装体/陶瓷基复合材料155
5.1引言 155
5.2CNTs阵列/SiC复合材料 157
5.2.1显微结构 157
5.2.2抗氧化性能 159
5.2.3压缩性能 162
5.2.4纳米压痕 164
5.3CNTs泡沫/SiC复合材料 167
5.3.1显微结构 167
5.3.2抗氧化性能 171
5.3.3压缩性能 172
5.3.4电磁屏蔽效能 173
5.4CNTs海绵/SiC复合材料 175
5.4.1显微结构 175
5.4.2弯曲性能 181
5.4.3电磁屏蔽效能 183
5.4.4热物理性能 185
5.5CNTs气凝胶/SiC复合材料 187
5.5.1显微结构 187
5.5.2弯曲性能 198
5.5.3压缩性能 200
5.5.4电磁屏蔽效能 204
5.5.5热物理性能 211
5.6SiC纳米线气凝胶/SiC复合材料 214
5.6.1显微结构 214
5.6.2力学性能 216
5.6.3电磁屏蔽性能 219
5.7小结 223
参考文献 223
第6章纳米增强体3D打印陶瓷基复合材料226
6.1引言 226
6.23D打印技术 226
6.3陶瓷材料3D打印 227
6.3.1陶瓷材料3D打印原理 227
6.3.2陶瓷材料3D打印技术特点 230
6.43D打印Al2O3多孔陶瓷 231
6.4.1显微结构 231
6.4.2压缩性能 235
6.4.3不同配位数结构的Al2O3/SiC多孔陶瓷 236
6.4.4不同镂空结构的Al2O3/SiC多孔陶瓷 237
6.4.5不同旋转角度的Al2O3/SiC多孔陶瓷 239
6.4.6微纳米纤维增强的Al2O3/SiC多孔陶瓷 241
6.4.7CVD CNTs增强的Al2O3/SiC多孔陶瓷 250
6.5连续碳纤维3D打印SiOC陶瓷 259
6.5.1连续纤维3D打印陶瓷原理 259
6.5.2热塑性陶瓷前驱体热行为规律 259
6.5.3连续碳纤维3D打印SiOC陶瓷基复合材料 261
6.63D打印三维高比表面积催化剂载体结构 263
6.6.1显微结构 264
6.6.2催化及力学性能 271
6.7小结 273
参考文献 274
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| 內容試閱：
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连续纤维增韧补强碳化硅陶瓷基复合材料（continuous fiber-reinforced SiC ceramic matrix composites，CFCC-SiC）具有耐高温、强韧、轻质等优异特点，是发展高超声速飞行器和高推重比航空发动机等国家战略装备的核心热结构材料。20世纪80年代以来，以法国、美国为代表的发达国家通过各种国家计划发展CFCC-SiC，并成功应用于航空、航天等领域，是其国防战略的重要支撑。20世纪90年代至今，西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室张立同院士团队自主发展了以化学气相渗透（chemical vapor infiltration，CVI）工艺为主的CFCC-SiC制备技术，实现了工程化应用，发展了多种强韧化理论、复合材料自愈合理论，填补了我国本领域多项研究空白。
近年来，航空航天飞行器等国家战略装备的快速发展对CFCC-SiC提出了更高的要求，比如抗弯能力，抗分层能力，优异的电磁波吸收、屏蔽能力，制备复杂异形件等。因此，在此基础上利用一些纳米增强体对CFCC-SiC进行二次增强、增韧、改性等成为了一大研究方向。纳米增强体，如碳纳米管（carbon nanotube，CNT）、SiC纳米线（SiC nanowire，SiCnw）、Si3N4纳米线（Si3N4 nanowire，Si3N4nw）、SiC晶须（SiC whisker，SiCw）等一维纳米材料具有优异的力学与功能性能，已在诸多领域得到广泛应用，作为增强体、改性剂引入到陶瓷、树脂、金属等基体中，可改善复合材料力学、电磁、热学等性能。
笔者作为张立同院士团队核心成员，目前仍致力于CFCC-SiC基础研究、工程化应用、装备考核等研究，并在此基础上扩展至纳米增强体强韧化陶瓷基复合材料领域。近十年的研究发现，传统方法将纳米增强体引入到陶瓷基体中存在诸多问题，比如体积分数低、界面结合差和不易分散等，因此开发了纳米增强体有序组装三维结构强韧化新方法，纳米增强体与纤维协同的多尺度强韧化方法以及将连续纤维、短纤维、晶须、纳米线等多尺度增强体3D打印引入到陶瓷基体中，从而解决轻量化复杂陶瓷结构强韧化问题。微观上纳米增强体在陶瓷基体中以3D网络形式存在，宏观上可以是不同形式的存在，比如纤维、薄膜（纸）以及各种3D组装体等，除能极大改善陶瓷力学性能之外，其有序结构还可导通纳米增强体，提高其功能性。
笔者在张立同院士带领下以纳米增强体有序组装3D结构陶瓷基复合材料为对象，在国防973项目、国家杰出青年科学基金项目、国家自然科学基金重点项目等的支持下，研究了上述问题。本书是上述研究成果的总结和归纳，也是从纳米增强体有序组装3D结构角度系统研究陶瓷基复合材料的专著。本书旨在通过多种方式将纳米增强体有序组装3D网络引入到陶瓷基体中，研究纳米增强体的组装网络对陶瓷基复合材料强韧性以及功能性的影响及作用机制等，解决轻量化复杂陶瓷结构强韧化问题。
全书共6章。第1章介绍陶瓷复合材料的强韧化基础，注重介绍纳米增强体。第2章介绍将纳米增强体引入陶瓷基体中的几大途径以及致密化工艺，重点讨论纳米增强体强韧化机理及效果以及纳米增强体的有序组装。第3章介绍一维组装体/陶瓷基复合材料，包括几大一维Mini复合材料以及将此一维复合材料制备成多维陶瓷基复合材料的力学、电磁等性能，重点讨论纳米增强体强韧化机理。第4章介绍二维组装体的基本形式及其陶瓷复合材料，重点讨论二维复合材料以及将此二维复合材料制备成多维陶瓷基复合材料的力学、电磁等性能。第5章介绍三维组装体的基本形式及其陶瓷复合材料，重点讨论复合材料的力学、电磁、热学等性能。第6章介绍陶瓷材料3D打印原理与技术，重点讨论了打印结构、纳米增强体种类、引入方式对3D打孔陶瓷的影响。
本书包含了韩道洋、肖珊珊博士论文的主要内容，还包括了李海青、孙雨尧、百强来、季天鸣、夏俊超、张卉、赵伊之、李开元、解玉鹏等学位论文的部分内容。在长期研究过程中，课题组的全体成员参加了部分试样制备、性能测试等工作。博士研究生潘龙凯、闫岳凯、张明刚参加了资料收集、整理和校对工作。
本书力求专业性和实用性结合，希望为陶瓷基复合材料专业师生和相关研究人员提供参考，但是，陶瓷基复合材料强韧化问题十分复杂，虽经团队十余年研究，一些研究成果仍在实践检验过程中，一些问题还处于不断认识阶段，不当之处在所难免，恳请广大读者批评指正。
西北工业大学
梅 辉 教授
2023年1月
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