硅酸锆的研究现状与展望

王德腾1,2，杨会永1,2，于海江1,2，王麓焱1,2，王连毅3，罗瑞盈1,2，黄军同1,2（１南昌航空大学轻量化复合材料江西省重点实验室；２南昌航空大学材料科学与工程学院；３北京航空航天大学材料科学与工程学院）

摘要：硅酸锆（ZrSiO4）作为地球最古老的矿物之一，凭借其优异的高温稳定性、化学惰性、低热膨胀系数及抗辐射能力，在耐火材料、核废料固化及陶瓷釉料等领域广泛应用。近年来，随着材料科学与工程技术的突破，ZrSiO4 的合成方法、结构调控及功能拓展研究取得显著进展。传统固相合成法因工艺简单仍占据主导地位，而溶胶-凝胶法、水热法和机械化学法等新兴技术通过精准调控晶粒尺寸与形貌，成为研究热点。通过稀土元素或过渡金属掺杂结合纳米化处理，可显著提升其离子交换能力、机械强度及光催化、荧光等功能特性。此外，ZrSiO4在核废料锕系元素固化及航天热防护涂层等极端环境下的稳定性研究备受关注。本文系统综述了ZrSiO4的晶体结构、热膨胀系数、热分解温度、相稳定性及耐辐射性能等关键物理化学性质，对比分析了固相法、溶胶-凝胶法等主流合成技术的优缺点，重点探讨了ZrSiO4在掺杂改性、高性能陶瓷釉料、抗氧化涂层、高温结构陶瓷及核废料固化等领域的应用进展，揭示了掺杂剂类型与微观结构对功能特性的调控机制，并对未来的发展趋势进行了展望。

关键词：硅酸锆；合成方法；掺杂改性；陶瓷釉料；核废料固化