在全球新能源、半导体、航空航天等领域高速发展的背景下,高性能导电陶瓷的需求日益迫切。然而,传统碳化硅(SiC)陶瓷因高电阻率、加工困难、能耗高等问题,严重制约其应用拓展。据行业统计,2023年中国碳化硅结构陶瓷市场规模达210亿元,但高端导电陶瓷长期依赖进口,核心技术被国外垄断。如何突破技术壁垒、实现国产化替代,成为我国新材料领域的重大挑战。在此背景下,浙江工业大学机械工程学院岑滨腾团队凭借深厚的技术积累和创新实力,成功研发出“陶瓷赋电,低温烧结-导电陶瓷快速制备技术”,为导电陶瓷的高效、低能耗生产注入了全新活力。
(碳化硅陶瓷的应⽤领域)
技术突破:氮掺杂+低温烧结,重构导电陶瓷制备体系
经过多轮实验攻关,团队创新性地提出氮掺杂技术与低温烧结工艺的协同方案。通过精准调控氮原子嵌入碳化硅晶格,在不影响材料高强度、耐腐蚀等本征特性的前提下,将电阻率降至10⁻³Ω·cm量级,实现电火花高效加工,速度提升36倍,能耗降低80%。同时,自主研发的Sc₂O₃+SiO₂烧结助剂,将烧结温度从传统2000℃降至1700℃,能耗减少40%,产品致密度与力学性能显著优于国际同类水平。
该技术突破了传统液相烧结依赖高温、晶粒粗大的局限,解决了导电陶瓷制备中“性能与成本难以兼得”的痛点。经第三方检测,产品抗弯强度超500MPa、硬度达25GPa,可满足航空航天、核能等极端环境需求。
(技术实验现场)
产学研联动:技术落地助力产业升级
在浙江工业大学与国家级科研平台的支持下,岑滨腾团队构建了从粉末特性解析、助剂设计到工艺优化的全链条技术体系。力求与国内碳化硅陶瓷零部件供应厂商达成合作,为新能源汽车电池窑具、光伏逆变器基板等场景提供高性能导电陶瓷解决方案。据预测,该技术规模化应用后,可助力企业生产成本降低50%,市场渗透率年均增长超20%,2025年国内市场规模有望突破600亿元。
(团队与合作企业交流)
绿色使命:新材料赋能可持续发展
导电陶瓷技术的突破不仅推动产业升级,更与绿色发展战略深度契合。在核能领域,其耐辐照、抗高温特性可提升反应堆安全性;在新能源汽车中,轻量化陶瓷部件可降低能耗、延长续航;在光伏行业,高效导电基板能提升能量转换效率。团队负责人岑滨腾表示:“我们的目标是通过材料革新,为‘双碳’目标提供关键技术支撑。”
未来蓝图:剑指全球市场
团队计划未来三年内完成中试到量产的跨越,深化与产业链上下游合作,并拓展海外市场。同时,持续优化电阻率调控技术,开发适用于半导体蚀刻、超精密器件等高端场景的定制化产品。随着国家“十四五”新材料政策的加码,这项“中国智造”有望打破国外垄断,重塑全球导电陶瓷产业格局。
浙江工业大学团队以“低温烧结”点燃创新引擎,正引领一场新材料领域的革命。从实验室到生产线,从国内空白到国际竞逐,他们用技术实力证明:中国新材料,未来可期。
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