低空飞行为了减重，竟然用上了航天同款？

如何像科幻电影中轻便飞行？如何像飞鸟般自由穿梭？

2025年10月，亿航智能新一代长航程无人驾驶载人航空器VT35震撼发布，创新性能让跨城市、跨海域、跨山区等中长途交通出行轻松实现，为城市内、城际间出行提供更加安全高效、绿色环保、经济便利的解决方案。

轻便飞行，纳米陶瓷出了大力气

图片来源：亿航智能官网

VT35除复合翼设计与碳纤维机身外，更关键的是应用了新型纳米陶瓷复合材料，直接实现23%的减重突破。

纳米陶瓷是指晶粒尺寸达到纳米级别的新型陶瓷材料。纳米陶瓷不仅保持了陶瓷材料在力学、电学、热学、光学和磁学等方面具备一些特殊性能，而且克服了陶瓷材料本身存在脆性裂纹、均匀性差，尤其室温下很低的断裂韧性和极差的抗冲击性能等缺陷。

在航天领域，纳米陶瓷正以其卓越性能，成为替代传统金属的关键材料。它不仅能为航天发动机喷嘴、防热罩等核心高温部件实现显著“减负”，更能大幅提升其耐高温极限与整体可靠性。此外，纳米涂层技术构筑起航天器的“金钟罩”。利用氧化锆、氧化铝等纳米陶瓷涂层超强的耐磨、耐腐蚀与抗高温特性，能在航天器表面形成一道坚固的保护膜，有效抵御太空碎片的撞击与严峻空间环境的侵蚀，为飞行安全保驾护航。

想要成功获得纳米陶瓷材料？可没那么容易

纳米陶瓷的制备工艺主要包括纳米粉体的制备、成型和烧结。而烧结过程是决定陶瓷材料显微结构的关键，只有选择一种合适的烧结工艺才能获得预期的显微结构以及优异的综合性能。由于纳米粉体的巨大活性表面能，在烧结过程中这些能量释放使得晶界扩散非常快，晶粒迅速长大，而且纳米材料的晶界移动是同时控制纳米材料晶粒的生长和烧结材料致密化的驱动力。陶瓷粉体的纳米烧结致密化过程中，粒子之间的晶向形成不是随意的，而是在粒子表面通过相互平行的、结晶排列的小刻面之间的有序配合形成的。所以减小纳米颗粒的团聚、粗化和长大以及增大烧结纳米材料致密化程度是纳米材料烧结的关键技术。

SPS烧结

SPS（SparkPlasmaSintering）即“放电等离子烧结”，出现于20世纪60年代，近年来被广泛应用于材料制备中的一种先进烧结技术。SPS与热压烧结相似，不同之处在于加热方式，它是利用通-断直流脉冲电流直接通电烧结的加压的烧结方法。直流脉冲电流初期的电火花放电产生局部高温场、放电冲击压力、焦耳热和电场扩散。能提供极快的加热速度从而获得高致密度的均匀烧结体。

SPS烧结充分利用了粉体内部的自发热作用，产生大量的热传递通道以及缩短热扩散的距离，使粉体迅速升温烧结致密度增加的同时并能有效抑制晶粒长大。SPS烧结工艺优势非常明显：加热均匀，升温速度快，烧结温度低，烧结时间短，生产效率高，产品组织细小均匀，能保持原材料的自然状态，得到高致密度的材料，还可烧结梯度材料以及复杂工件等。

微波烧结

微波烧结是20世纪80年代中后期国际上发展起来的一种新型的陶瓷烧结技术，它是利用在微波电磁场中材料的介电损耗致使陶瓷及其复合材料整体加热至烧结温度，并最终实现致密化的快速烧结的新技术。微波烧结由于无外加压力，所以电磁场的频率越高，升温速度越快，对晶粒长大的抑制越明显。

超高压烧结

所谓超高压烧结，即在1GPa以上压力下进行的烧结。其特点是不仅能够迅速达到高密度，而且使晶体结构甚至原子、电子状态发生变化，从而材料具有在通常烧结下不能达到的性能。超高压烧结时对材料产生极高的压应力，抑制加热时材料热膨胀的趋势，本质上是阻碍原子受热激活的扩散，防止晶粒的长大；而且在超高压力的作用下，烧结的驱动力提高，材料能够达到较高的致密化程度，这对于制备纳米陶瓷都是有利方面。

反应热压烧结

反应热压烧结是通过气相或液相与基体相互反应制备陶瓷材料。该种烧结方法是一种使纳米粉体聚集成纳米陶瓷而保持完全致密，且没有显著粒径增长的方法。由于反应热压烧结技术制备纳米陶瓷时通过化学反应消除了基体与增强体（两相）界面的不相容性，存在一个洁净、结合好的界面，而且颗粒分布均匀。另外，该制备方法过程中附加一定的外压力，阻止了晶粒迅速长大。反应烧结法具有成本低、烧结温度低、工艺简单，并可实现特殊结构设计并获得材料特殊性能的优点。

SLS烧结

SLS法（选择性激光烧结）采用红外激光器作能源，使用的造型材料多为粉末材料。在纳米陶瓷制备中，选择性激光烧结技术利用激光能量瞬时产生极高的温度梯度保证烧结过程中纳米粉体的尺寸在固一-液一-固相变过程中变化极小，从而能有效控制陶瓷材料晶粒生长，并消除材料的某些内部缺陷。

两步烧结

两步烧结法是近几年应用到材料领域的新型烧结技术，主要是快速升温到烧结温度以上抑制晶粒生长，在晶粒还没来得及变大时就开始急速降温到烧结温度，然后恒温继续烧结提高材料的致密度。两步烧结法主要是清华大学和UniversityofPennsylvania在研究，这种烧结方法很先进，但是从烧结温度以上（100℃左右）急速冷却到烧结温度对炉子的要求很高，对这种烧结技术的应用造成了限制。

热等静压烧结

热等静压烧结是一种集高温、高压于一体的工艺生产技术，制备陶瓷时加热温度通常为超过2000℃，达2300℃。该烧结方法通过以密闭容器中的高压惰性气体或氮气为传压介质，使得粉末的各个方受到相等的压力。热等静压烧结方法能克服压力不均匀现象，减少了陶瓷材料显微结构的结构梯度和结构缺陷，故加工的产品均匀致密、性能优异。同时，该技术还具有烧结时间相对较短、工序少和材料损耗小等特点。采用热等静压烧结工艺能降低保温时间，对于抑制晶粒生长作用显著，可获得性能优异的纳米陶瓷材料。另外，对于一些特殊纳米陶瓷材料还可采用低温烧结、脉冲电流烧结和爆炸烧结等烧结技术。

纳米陶瓷制备并不简单，随着研究人员的努力，正推动纳米陶瓷材料制备技术向普通化、低成本化和交叉应用的方向发展。据市场研究机构预测，到2030年，全球纳米陶瓷市场规模有望突破数百亿美元，其中中国将成为这一市场中不可忽视的重要力量。这一迅猛增长的背后，离不开纳米陶瓷在航空航天、医疗器械、电子设备和汽车轻量化等高端领域中的广泛应用。从当前的市场规模与发展潜力来看，纳米陶瓷的未来，必将更加璀璨。

参考来源：

[1]李翀等，纳米陶瓷材料烧结技术的研究进展

[2]周锦，新型陶瓷材料的研究综述

[3]航化网、亿航智能官网、粉体网