高超声速飞行器和高推重比航空发动机是国家战略装备，连续碳纤维或碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料（统称SiC-CMC）是发展上述装备的核心热结构材料。SiC-CMC在高超声速飞行器的应用须解决高温抗烧蚀问题，在高推重比航空发动机的应用须解决高温长时抗氧化和雷达隐身问题。这涉及抗烧蚀、抗长时氧化和雷达隐身等三类SiC-CMC。其共性核心问题是SiC-CMC力学与功能性能（抗烧蚀、抗氧化、吸波）的协同设计。 

       本项目从设计结构功能一体化陶瓷基体入手，创新提出在SiC-CMC中原位自生Ti3SiC2、SiBC、SiCN基体的新思路与新方法，建立强韧性Ti3SiC2改性C/SiC、抗氧化SiBC改性C/SiC、吸波结构型SiCN陶瓷基复合材料体系，揭示基体强韧化、裂纹自愈合控制和多界面吸波机理，通过控制工艺突破应用技术瓶颈。所制材料已在多种高超声速飞行器上获得应用，在航空发动机上进入装机验证阶段。本项目发现点与科学价值为：

        1. 发展3D打印结合反应熔体渗透、多组元化学气相共沉积、诱导分相聚合物转化裂解法，提出结构功能一体化Ti3SiC2、SiBC、SiCN陶瓷的纳米微结构设计与近净尺寸制备新方法，突破陶瓷传统工艺瓶颈，实现其微结构调控与可控制备，阐明其原位生成机理。解决了先进非氧化物结构陶瓷烧结温度高、纳米界面少等难题，制备温度由1600℃以上降至800-1350℃。 

       2. 揭示Ti3SiC2改性C/SiC强韧化和抗烧蚀机制，提出具有自主知识产权的Ti3SiC2改性C/SiC材料体系及其设计方法，突破该体系大型复杂构件近净尺寸制造技术。抗烧蚀改性C/SiC翼前缘通过高超环境地面试验考核，并在x型高超声速飞行器上装机飞行成功。

        3. 基于He-Hutchinson模量匹配和SiC-CMC氧化自愈合原理，创新发展在SiC-CMC中原位自生SiBC基体的新方法，建立具有自主知识产权的SiBC改性SiC-CMC体系。该体系具有优异长时抗氧化性能，已通过地面试验考核，为其在发动机上的应用奠定基础。

        4. 基于电磁波阻抗匹配原理和界面极化效应，提出高温吸波结构型陶瓷基复合材料的设计方法、微结构模型与吸波机理。创新发展SiCN陶瓷基复合材料制备新方法，突破吸波结构型 SiC/SiCN 大型复杂构件近净尺寸制造技术。所制SiC/SiCN密xx、调xx检验合格，交付用户。

        本项目发表SCI论文158篇，其中2010-2014年在碳和陶瓷材料领域权威期刊《Carbon》、《J. Eur. Ceram. Soc.》和《J. Am. Ceram. Soc.》上发表论文影响因子总和居国际第1位。ESI高被引论文前3%4篇，其中前1%1篇。论文他引1542次，其中SCI他引1352次。10篇代表性论文SCI他引230次。授权国家发明专利15项。国际会议特邀报告20次，2013年成功举办第八届高温陶瓷基复合材料国际会议。美国科学院院士Paula Hammond教授评价：申请人关于结构吸波一体化陶瓷材料的合成思路和方法引人关注。世界陶瓷科学院院士Ralf Riedel教授评价：申请人成果在世界范围陶瓷基复合材料领域起重要作用。中国工程院杜善义院士和包为民院士评价：该项目总体处于国际先进水平，核心关键技术达到国际领先水平。          近5年来，比较有典型意义的科研教学转换如表2-4所示。这些有典型科研成果转换的虚拟仿真实验教学资源，加深了学生对前沿科研的理解和学习，开阔了视野、扩展了学生的知识结构，提升了学生的综合能力，为学生进一步增强自身科研能力，适应前沿材料的需求打下了坚实的基础。

表2-4 近5年科研成果转化为虚拟仿真教学资源列表