為了進(jìn)一步推動(dòng)復(fù)合材料領(lǐng)域的科技創(chuàng)新與人才培養(yǎng)，彰顯復(fù)合材料行業(yè)杰出人物的卓越貢獻(xiàn)與精神風(fēng)貌，中國復(fù)合材料學(xué)會將正式啟動(dòng)【CSCM群星錄】活動(dòng)。

本次活動(dòng)旨在匯聚復(fù)合材料領(lǐng)域的卓越科研成果，分享復(fù)材行業(yè)科技工作者的奮斗歷程、創(chuàng)新成果與深刻洞見，激勵(lì)更多從業(yè)者投身于復(fù)合材料的研發(fā)與應(yīng)用，共同推動(dòng)行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，為復(fù)合材料領(lǐng)域的未來注入新的活力與動(dòng)力。

童明德——2023年度中國復(fù)合材料學(xué)會卓越論文工程入選者

路雖遠(yuǎn)，行則將至；事雖難，做則必成。     

個(gè)人簡介

童明德，男，中共黨員，西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院博士，師從付前剛教授。主要從事新一代高超聲速飛行器鼻錐、前緣及蒙皮等關(guān)鍵熱端部件在超高溫、高質(zhì)流燃?xì)鉀_刷極端環(huán)境下的防護(hù)研究，聚焦化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備超高溫陶瓷涂層的可控制備及燒蝕行為。以第一作者（含學(xué)生一作或通訊作者）在《Composites Part B: Engineering》、《Corrosion Science》和《Journal of the European Ceramic Society》等國際權(quán)威期刊發(fā)表SCI論文20篇，其中SCI一區(qū)TOP期刊論文16篇；獲國家發(fā)明專利授權(quán)6項(xiàng)。主持國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目1項(xiàng)、中國博士后科學(xué)基金面上項(xiàng)目1項(xiàng)、國家級縱向項(xiàng)目子課題1項(xiàng)及超高溫重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題1項(xiàng)。入選“2023年中國復(fù)合材料學(xué)會卓越論文工程——博士論文”；2023年獲陜西省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)優(yōu)秀研究成果獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)（排名7/9）；2019年獲陜西省青年科學(xué)家大會論文二等獎(jiǎng)；博士期間多次獲得西北工業(yè)大學(xué)一等學(xué)業(yè)獎(jiǎng)學(xué)金與各類專項(xiàng)獎(jiǎng)學(xué)金；2023年獲“西北工業(yè)大學(xué)優(yōu)秀畢業(yè)生”榮譽(yù)稱號。擔(dān)任《Composites Part B: Engineering》、《Thin-Walled Structures》和《Journal of the European Ceramic Society》等國際權(quán)威期刊的審稿人。

科研經(jīng)歷

2016年本科畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)后，進(jìn)入西北工業(yè)大學(xué)攻讀碩士、博士學(xué)位。在深入了解團(tuán)隊(duì)研究方向的基礎(chǔ)上，結(jié)合個(gè)人興趣，確立了以新一代高超聲速飛行器關(guān)鍵熱端部件（如鼻錐、前緣及蒙皮）在超高溫、高質(zhì)流燃?xì)鉀_刷極端環(huán)境下的防護(hù)問題為核心的研究課題。針對碳/碳（C/C）復(fù)合材料在極端燃?xì)鉀_刷環(huán)境下易氧化剝蝕失效的瓶頸問題，聚焦于通過化學(xué)氣相沉積技術(shù)在C/C復(fù)合材料表面制備超高溫陶瓷涂層，以顯著提升其抗氧化燒蝕性能。

為解決超高溫陶瓷固態(tài)前驅(qū)體輸送困難的技術(shù)難題，創(chuàng)新性地開發(fā)了負(fù)壓狀態(tài)下的精確送粉裝置，實(shí)現(xiàn)了超高溫陶瓷前驅(qū)體的精確穩(wěn)定輸送?；诖?，通過系統(tǒng)調(diào)控送粉速率、沉積溫度和氣體組分分壓等關(guān)鍵工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了超高溫陶瓷涂層微觀結(jié)構(gòu)與性能的精確調(diào)控。深入研究了涂層的微觀結(jié)構(gòu)演化機(jī)制及其在極端環(huán)境下的燒蝕行為，通過引入梯度界面設(shè)計(jì)，顯著提升了涂層的抗燒蝕性能。借鑒復(fù)合材料界面相設(shè)計(jì)思路，創(chuàng)新性地構(gòu)筑了同軸核殼納米棒結(jié)構(gòu)，有效增韌超高溫陶瓷涂層，顯著改善了其抗沖擊-燒蝕性能。此外，通過多組元陶瓷改性技術(shù)，突破了超高溫陶瓷熱防護(hù)溫域受限的短板，實(shí)現(xiàn)了1000~3000℃的寬溫域高效防護(hù)。相關(guān)技術(shù)已成功應(yīng)用于某型號高超聲速飛行器的熱防護(hù)系統(tǒng)研制，為高超聲速飛行器的熱防護(hù)系統(tǒng)提供了創(chuàng)新解決方案。

博士學(xué)位論文介紹

CVD-HfC涂層的改性及其燒蝕行為研究

碳/碳（C/C）復(fù)合材料以其輕質(zhì)、耐高溫、抗熱震、耐摩擦及優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，在航空航天飛行器熱結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而，其易氧化燒蝕的固有缺陷嚴(yán)重限制了其在高溫極端環(huán)境中的應(yīng)用。熱防護(hù)涂層技術(shù)是提升C/C復(fù)合材料抗氧化燒蝕性能的有效手段。其中，碳化鉿（HfC）因其高熔點(diǎn)（~3900℃）和優(yōu)異的相穩(wěn)定性，成為C/C復(fù)合材料最具潛力的熱防護(hù)涂層材料之一。然而，單一HfC涂層存在界面結(jié)合力不足、燒蝕過程中機(jī)械剝蝕嚴(yán)重及脆性大等問題，導(dǎo)致其熱防護(hù)性能難以滿足高溫極端環(huán)境下C/C復(fù)合材料熱結(jié)構(gòu)件的嚴(yán)苛要求。

針對HfC涂層界面結(jié)合力不足的問題，采用包埋固滲和氣相滲硅技術(shù)在C/C復(fù)合材料表面制備了含有游離硅的SiC內(nèi)涂層，隨后通過化學(xué)氣相沉積在其表面制備HfC外涂層，成功構(gòu)建了SiC/Hf-Si-C梯度涂層。內(nèi)外涂層界面處HfC與SiC相呈梯度彌散分布，界面結(jié)合方式由機(jī)械結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)擴(kuò)散結(jié)合。通過引入原位氣相反應(yīng)，界面結(jié)合強(qiáng)度提升了約179 %。

針對HfC涂層在燒蝕過程中機(jī)械剝蝕嚴(yán)重的問題，在Si改性HfC涂層的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了Ta-Si改性策略，制備了Hf-Ta-Si-C多元素涂層。多組元協(xié)同氧化機(jī)制在燒蝕過程中促進(jìn)了氧化產(chǎn)物的燒結(jié)，有效緩解了機(jī)械剝蝕問題。與Hf-Si-C涂層（線燒蝕率和質(zhì)量燒蝕率分別為0.383±0.007 μm/s和0.186±0.005 mg/s）相比，Hf-Ta-Si-C涂層的抗燒蝕性能顯著提升。通過研究Hf-Si-O和Hf-Ta-Si-O兩種玻璃相在燒蝕過程中的演化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)兩者均發(fā)生偏聚-析晶反應(yīng)，驗(yàn)證了Hf-Ta-O共析反應(yīng)對致密氧化防護(hù)層形成的促進(jìn)作用。

針對HfC涂層脆性大的問題，采用多步化學(xué)氣相沉積技術(shù)構(gòu)建了同軸核殼納米棒增強(qiáng)超高溫陶瓷涂層，并系統(tǒng)研究了PyC、PyC-SiC和BN三種界面相對涂層沖擊-燒蝕行為的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，SiCnws@PyC/HfC涂層在燒蝕過程中會出現(xiàn)明顯的“自解體”現(xiàn)象，導(dǎo)致涂層失效。引入PyC-SiC雙層界面相后，涂層的抗沖擊-燒蝕性能顯著提升，氧化層破損處發(fā)生Hf-Si-O的自愈合現(xiàn)象，線燒蝕率和質(zhì)量燒蝕率分別降至0.485±0.036 μm/s和-0.231±0.018 mg/s。引入BN界面后，涂層在燒蝕過程中生成致密氧化層，抗沖擊-燒蝕性能進(jìn)一步提升。分析表明，SiCnws@BN核殼結(jié)構(gòu)在高溫有氧環(huán)境下發(fā)生收縮團(tuán)聚現(xiàn)象，有效提升了涂層的緊密性，降低了涂層的缺陷敏感性。

長期征稿

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