www.188betkr.com 讯《精细陶瓷路线图2050》是由日本精细陶瓷协会于2021年启动，2022年3月发布的一份报告，其基于对相关行业的全面调研，展望了2050年所需的先进陶瓷技术与产品；覆盖了六大重点领域：交通、通信、医疗、能源、基础设施、环境等。
其中，材料领域“未来30年重大创新预期”中包括：AI驱动材料发现、自修复陶瓷、陶瓷-聚合物复合材料等。这份报告英文版共计64页，当时售价2400美元。我们没有看到原文，仅是通过国内的部分相关文献资料做粗浅的了解。
AI驱动材料研发
以往的材料科学研究通常是试错、“炒菜”式的，研发周期很长，耗费了很多人力物力。而机器学习以及人工智能（AI）的发展，缩短了材料研发的周期、减少了投资、加快了整个领域的进程。材料科学和人工智能的协同发展无疑将对材料科学起到至关重要的作用。
为解决新材料研发周期长的问题，2011年，美国前总统奥巴马宣布启动了一项雄心勃勃的“材料基因组计划”，投资超过1亿美元。这项计划试图通过数据共享和计算技术，将新材料的研发周期、成本大幅降低。
欧盟、日本、中国也紧随其后。2012年，“材料科学系统工程发展战略研究——中国版材料基因组计划”重大项目启动会在中国工程院召开。目前国内，虽然人工智能在语音识别、汽车自动驾驶、语言翻译等领域非常成功，但在材料领域还处于比较初级发展阶段。
据www.188betkr.com 了解，为设计新型高温结构陶瓷，清华大学科研人员通过收集国内外4000多组相关实验数据，先后建成了二氧化锆知识库和陶瓷材料数据库，包括SiC、Si3N4、ZrO2等多种高温结构的陶瓷材料。使用该系统可根据所需性能要求，查找出满足要求的材料及其组成成分和制作工艺，有助于材料的工艺设计和预测材料的性能。
应用人工智能研制新材料，还需要重点解决：1）已有材料数据的集成共享，打牢人工智能技术应用的大数据基础；2）研究机器的材料深度学习算法，提高人工智能化程度；3）解决部分先进材料试验和表征仪器设备进口依赖问题，建设国内材料设备研发和供应能力，实现设备的自主保障。
自修复陶瓷
磨损、腐蚀、疲劳、蠕变等引发的材料表面或内部微观损伤会引起材料失效，造成重大经济损失，导致设备故障甚至造成灾难性后果。如何改善材料性能，特别是赋予材料损伤自修复功能，使其在服役过程中自动修复微观损伤，从而显著提高机械系统的运行效率、可靠性，延长使用寿命，是装备先进制造和智能维修领域的迫切需要和核心难题，也是智能材料领域的研究热点。近年来，受生物体损伤自愈合过程启发而设计开发的自修复材料，为解决上述问题提供了新的解决方案。
经过近20年的发展，自修复材料已由混凝土、聚合物逐渐扩展至沥青、金属、陶瓷等多个领域，自修复过程针对的损伤形式也涵盖了磨损、腐蚀、断裂等多种失效模式。
结构陶瓷在高温下的强度优于金属，但脆性大，对缺陷异常敏感。为了克服上述问题，研究人员将自修复概念引入陶瓷材料设计，向陶瓷中添加二元陶瓷、三元MAX相、二元金属间化合物和过渡金属元素等修复剂，利用在裂纹产生后修复剂与外界环境发生氧化反应生成的产物迅速填充裂纹并恢复结构强度，从而提高陶瓷结构的完整性和可靠性，降低维护成本，延长使用寿命。
尽管自修复材料的相关研究与技术开发已进行相当长的一段时间，但仍存在材料成本高、自修复效率低、外在激励条件苛刻、原位自修复机理不清晰等问题，至规模化工程应用还有很长的距离。
陶瓷-聚合物复合材料
陶瓷–聚合物复合材料可以兼容陶瓷与聚合物的优点，具有独特的物理和化学性能，在压敏电阻、电容器、传感器、射频器件、基板等领域具有巨大的应用潜力。
陶瓷材料具有较高的熔点，因此，在传统烧结技术中陶瓷的烧结温度高，一般在1000℃以上。而聚合物在高温下不稳定，难以与陶瓷共烧。传统陶瓷–聚合物复合材料的研究主要集中在聚合物基复合材料，在制备时将陶瓷颗粒均匀分散在聚合物基体中，从而改善聚合物的结构及其性能。
对于聚合物基复合材料，常规的制备工艺是先在高温下将陶瓷颗粒烧结成陶瓷骨架，然后热塑性聚合物通过熔融、原位聚合或热固性聚合物通过交联渗透到陶瓷间隙中形成复合材料。在陶瓷颗粒的填充和分散过程中颗粒间的接触是很有限的，这严重地损害了复合材料的性能。
上述传统烧结工艺仅适用于低陶瓷填充量复合材料制备，限制了陶瓷–聚合物复合材料多种设计的发展。研究人员发现利用冷烧结技术可以获得致密的陶瓷–聚合物复合材料。在超低温烧结条件下，陶瓷和聚合物均可视为基体，陶瓷–聚合物复合材料的性能取决于组分材料的性质、体积分数、相连通性、粒径大小、孔隙率等。因此，可以通过改变聚合物的量来设计陶瓷–聚合物复合材料的电学、机械性能等。冷烧结作为一种全新的超低温烧结方法，能在低温下实现快速致密化，使得陶瓷–聚合物复合材料制备窗口得以拓展，同时保持了材料各自的特点。
参考来源：
郭靖等：基于冷烧结技术的陶瓷–聚合物复合材料研究进展
张仲等：智能自修复材料研究进展
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