近日，《硅酸盐学报》2025年第3期刊登了南昌航空大学与国防科技大学联合团队的研究综述《C/C复合材料高温抗氧化陶瓷防护涂层的研究进展与展望》。该文章系统总结了碳/碳（C/C）复合材料在极端高温环境下的抗氧化涂层技术最新成果，并提出了未来发展方向，为航空航天、核能等领域的高温材料应用提供了重要理论支撑。

文中提到，近年来，碳/碳（C/C）复合材料因其卓越的力学性能和优异的热性能，逐渐成为航空航天、核能、化工、汽车制造和医疗等多个高技术领域的关键材料。其低密度、高比强度、良好的热导率以及稳定的热膨胀系数，使得C/C复合材料在高温真空环境下不仅性能不衰退，甚至有所提升，成为理想的耐高温材料选项。飞机刹车盘、发动机尾喷管、燃烧室构件以及核反应堆中的石墨基结构都是C/C材料的典型应用实例。然而，C/C复合材料的高温抗氧化性能较差，尤其在空气中超过450℃时，材料表面开始氧化产生孔隙，氧气沿孔隙侵入内部碳基体，导致结构松散及力学性能急剧下降，这严重限制了其使用寿命和应用范围。

针对这一瓶颈，近年来科学家们采用在C/C复合材料表面制备高温陶瓷抗氧化涂层的策略，以封闭氧气扩散通道，阻断氧气与碳基体的直接接触，从而显著提升该复合材料的抗氧化性能和耐用性。文中指出，高温抗氧化陶瓷涂层的研究逐渐由单层涂层向多层复合涂层演进，典型的复合涂层结构包括缓解层、阻氧层和密封层三部分。缓解层主要用于调和基体和涂层间的热膨胀差异，防止热应力导致裂纹产生；阻氧层以低氧扩散率的陶瓷材料为主，是阻止氧气侵入的关键；而密封层则提供对环境介质如湿气和腐蚀性化学物质的防护。常用的陶瓷防护材料包括氧化铝（Al2O3）、氧化锆（ZrO2）、氮化硅（Si3N4）和碳化硅（SiC）等，这些材料具备高熔点、低饱和蒸气压和良好的热震稳定性。特别是超高温陶瓷（UHTCs），如含有难熔金属的硼化物、碳化物和氮化物（例如ZrC、HfC、TaC、HfB2等）因其超高熔点和优异的高温性能，成为提升涂层温度适应范围的研究热点。涂层在高温下通过生成致密的玻璃相或氧化物层实现自愈合保护，研究表明，硅和硼的玻璃相能显著提升涂层的抗氧化性能，但玻璃相在极高温度 (>1000 ℃)下易挥发，限制进一步扩展其应用温度。为此，复合玻璃相、离子掺杂、纳米颗粒增强等多种增强策略被提出，通过增加玻璃层的稳定性和韧性，有效抑制裂纹扩展和氧气渗透，极大地改善了涂层性能。其中，钽（Ta）和铪（Hf）离子的复合效应形成的“珊瑚状”氧化物骨架，不仅增强了玻璃层黏度和强度，同时显著提升了涂层的氧阻隔能力。纳米结构的微孔和颗粒增强玻璃相为材料涂层提供了更优的抗裂能力和热稳定性，代表性成果包括能够在1500℃以上空气环境中保持数百小时几乎无质量损失的涂层体系，显示了显著的工业应用潜力。

展望未来，航空航天等高端制造领域对C/C复合材料的高温抗氧化性能提出了更为严苛的要求。目前涂层体系多集中于1700℃以下保护，超过该温度，涂层中的玻璃相易挥发导致保护失效。突破超高温抗氧化涂层设计的技术瓶颈，成为该领域最紧迫的科研方向。一方面，借助人工智能等先进手段设计掺杂新型一维、二维增强相，并优化陶瓷涂层的微观结构和组分，将有望研发出适应1700℃以上极端环境的新型高温抗氧化复合涂层；另一方面，建立完善的材料性能数据库，深入解析涂层在复杂热力水氧耦合环境中的失效机理，为涂层体系的工程化应用提供坚实的理论依据和设计参数。同时，应加强涂层在大尺寸、复杂构型C/C复合材料构件上的适应性研究，优化制备工艺，掌控关键影响因素，推动制备工艺标准化和工业化。未来，通过多学科交叉与协同创新，C/C复合材料的高温抗氧化涂层研究有望迎来飞跃式发展，为推动航空航天装备高性能化和长寿命化提供有力支撑，助力国家战略性前沿技术突破。