1、陶瓷材料的先进制备科学研究

（1）流延成型工艺

流延成型（Tape Casting）是一种精密的湿法成型技术，其核心是将粉体、溶剂与有机添加剂制备成具有特定流变特性的稳定浆料，通过精密刮刀涂布至移动载带上，经干燥脱除溶剂后形成结构致密、厚度均匀的柔性素坯（生瓷带）。该工艺不仅生产效率高、适合大规模卷对卷制造，且能精准控制微米级薄膜厚度，广泛应用于电子、能源及航空航天领域，是制备高导热氮化硅/氧化铝/氮化铝基板、多层共烧陶瓷（HTCC/LTCC）以及固态电池电解质等产品的核心制备工艺。

团队长期聚焦流延成型工艺的基础理论与工程化应用，成功开发了Si₃N₄， SiC与Al₂O₃等多种氮化物、碳化物及氧化物体系的流延成型工艺，构建了从“粉体改性-浆料流变学设计-干燥动力学控制”的全链条技术体系。在浆料设计方面，掌握了针对Si₃N₄，SiC与Al₂O₃等多种氮化物、碳化物及氧化物体系粉体的表面改性与分散技术，开发了高固相含量、高触变性的专有浆料配方，有效解决了粉体团聚与沉降难题；在微观结构调控上，成功通过流延剪切力诱导颗粒取向排列，显著提升了陶瓷基板的热学与力学性能。

（2）凝胶注模成型工艺

凝胶注模成型（Gelcasting）是一种近净尺寸胶态成型技术，其核心是将陶瓷粉体分散于含有机单体的低粘度高固相浆料中，注入非多孔模具后利用引发剂诱导单体发生原位聚合反应，构建三维高分子网络从而将陶瓷颗粒原位固化。该工艺不仅从根本上消除了生坯内部的密度梯度与微观缺陷，赋予生坯类似聚合物的优异强度与可机加工性，且能以低成本模具实现复杂异形结构的精密制造，广泛应用于航空航天、半导体及高端装备领域，是制备大尺寸精密陶瓷构件、复杂形状氮化硅/碳化硅涡轮转子以及高性能透波天线罩等关键产品的首选工艺。

团队围绕 SiC、TiC、B₄C、HAp、TCP 及 SiC-Al₂O₃-Y₂O₃、HAp-ZrO₂等多种单组分与复合陶瓷体系，系统开展了凝胶注模成型研究。通过 Zeta 电位测试、吸附行为分析及流变测试等手段，揭示了颗粒表面化学、分散剂吸附及网络结构演化对浆料稳定性的影响机制，并构建了适用于高固含量陶瓷浆料的稳定性评价与调控体系。相关研究实现了浆料流变可控、凝胶固化均匀以及坯体强度与致密度的显著提升，为复杂结构陶瓷的高质量成形提供了可复制、可推广的工艺路径。

（3）数字化制造技术（3D打印）

数字化制造技术是以数字化设计模型为核心，通过计算机辅助设计、数据处理与制造执行系统实现产品全流程集成的一类先进制造技术。作为数字化制造的重要组成部分，3D打印基于三维模型切片与路径规划，通过材料的逐层沉积、熔融或光固化实现复杂三维结构的直接制造。该工艺具有高设计自由度，能打印复杂几何形状，并支持多材料集成，材料利用率可超过95%，有效缩短原型迭代时间。广泛应用于航空航天（如涡轮叶片）、医疗（如个性化植入物）和电子（如陶瓷基板）等领域，特别在高性能陶瓷（如氮化硅耐热件）中，能够实现微米级精度和功能集成。

2、半导体用陶瓷基板、电子封装和热管理材料

半导体用陶瓷基板、电子封装和热管理材料是功率半导体器件中承担电气互连、结构支撑与热管理功能的关键材料体系。在高电压、大电流及频繁热循环等严苛工况下，基板材料必须同时具备良好的机械强度、电气绝缘性能以及低热阻散热能力，以确保器件长期运行的稳定性与可靠性。随着新能源汽车（800V平台）、特高压输电及高能效计算等领域对更高功率密度与更高工作结温的需求不断增长，封装体系所面临的热管理与热机械可靠性问题愈发突出。氮化硅（Si₃N₄）陶瓷基板凭借其高导热率、优异的断裂韧性、抗热震性以及低热膨胀系数，在抑制热失配应力和提升功率循环可靠性方面表现突出，是当前大功率功率模块的重要基板材料。同时，基于氮化硅的高温共烧陶瓷（HTCC）材料亦因其在高温、高绝缘强度和可靠互连方面的潜力，成为面向未来宽禁带器件封装的关键材料方向。

团队已构建起成熟的硅粉预氮化-烧结协同工艺体系，成功实现了高导热氮化硅基板的热导率与力学性能同步提升。该工艺已实现稳定产业化运行，产品性能达到国际先进水平，典型基板的弯曲强度超过900 MPa、热导率超过110 W/mK，具备优异的热机械稳定性和功率循环可靠性，能够满足高端功率模块（IGBT、SiC MOSFET等）的严苛应用需求。

3、通信、物联网和智能穿戴用陶瓷材料

面向通信、物联网及智能穿戴设备对高可靠性与高频信号传输能力的材料需求，团队通过优化氮化硅陶瓷的组分与织构化微观结构设计，成功实现了其力学性能与热导率的协同优化。同时，团队采用稀土离子掺杂技术实现了氮化硅陶瓷的精确色调控制，包括黑色、黄色、粉色、绿色等多种颜色，既满足了智能终端在美学设计上的个性化需求，又在保持高强度和耐用性的基础上提供了优异的抗刮擦和抗老化性能，在智能终端设备外壳领域具有广阔的应用潜力。

4、结构功能一体化材料（包括陶瓷膜过滤材料、装甲材料、微波吸收材料等）的设计、制备和应用