雷射技術革新！超耐高溫陶瓷製造邁向新紀元

科學家最新研發的雷射技術，讓超耐高溫陶瓷的製造過程更快速、更節能。這項突破性技術可應用於核能發電、太空船與噴射引擎排氣系統等尖端領域，為航太與國防產業帶來革命性進展。

這項刊登在《美國陶瓷學會期刊》的研究，由北卡羅來納州立大學機械與航太工程學系教授徐雪莉（Cheryl Xu）主導。研究團隊成功開發出全新的「一步式選擇性雷射反應熱解法」，能直接從液態聚合物前驅體合成碳化鉿（HfC）陶瓷。

「傳統燒結技術需要將原料放入超過2200°C的高溫爐中，不僅耗時又耗能。」徐教授解釋：「我們的新技術大幅簡化了製程，速度更快、操作更簡便，能源消耗也更少。」

這項技術的核心在於使用120瓦雷射，在真空或氬氣環境中對液態前驅體進行燒結。雷射能量能瞬間將液態聚合物轉化為固態陶瓷，並可透過兩種方式應用：

第一種是作為塗層技術，可直接在碳纖維複合材料等基材表面形成陶瓷保護層。「由於不需要將整個結構放入高溫爐中，這項技術特別適合處理那些容易被傳統燒結過程損壞的材料。」徐教授強調。

第二種則是結合3D列印技術，類似光固化成型（Stereolithography）的製程。研究人員先將數位設計分層，雷射會逐層「描繪」並填充結構輪廓，同時將液態聚合物轉化為陶瓷。透過重複這個過程，最終可製成複雜的三維陶瓷結構。

「嚴格來說，雷射不僅僅是進行燒結。」徐教授補充說明：「它實際上先將液態聚合物固化，再轉化為陶瓷，但整個過程發生得非常迅速，幾乎是同步完成。」

在概念驗證測試中，研究團隊成功從液態前驅體製備出結晶純度極高的HfC陶瓷。此外，實驗也證實這項技術能在碳/碳複合材料（C/C）上形成附著力強、覆蓋均勻的HfC塗層，具有優異的熱防護與抗氧化性能。

「這項技術的優勢不僅在於製程時間從傳統的數小時縮短至數分鐘，能源效率也大幅提升。」徐教授指出：「更重要的是，雷射燒結的原料轉化率高達50%以上，遠優於傳統方法的20-40%。」

最後，徐教授強調這項技術的便攜性：「雖然需要在惰性環境中進行，但比起搬運大型高溫爐，真空腔體和3D列印設備顯然更容易運輸。我們期待與各界合作，將這項技術推向實際應用。」

[end]