En julio de 2026, la Red Central de Radiodifusión de China informó de manera especial sobre el avance revolucionario de Liu Zetan, joven investigador clave del Instituto de Cerámica de Xianyang del Instituto General de Materiales de Construcción de China, y su equipo: lograron con éxito la formación monolítica de cuerpos de carburo de silicio (SiC) de gran tamaño a escala métrica, elevando la capacidad de fabricación de componentes cerámicos avanzados de la "escala decimétrica" a una nueva altura de "escala métrica".

Este avance marca un paso crucial para China en el camino hacia la autosuficiencia y el control independiente de materiales clave de matriz cerámica de alta gama.

La "maldición del tamaño" de la cerámica avanzada

La cerámica avanzada de carburo de silicio (SiC), debido a sus excelentes propiedades como resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, alta dureza y baja densidad, es reconocida como el "esqueleto" y la "armadura" de los equipos de alta gama de próxima generación. Desde componentes de zonas calientes de motores aeronáuticos, estructuras de protección térmica de naves espaciales, hasta piezas centrales de equipos de fabricación de semiconductores y vainas de combustible de reactores nucleares, los componentes cerámicos de carburo de silicio de gran tamaño y alta fiabilidad son materiales estratégicos indispensables.

Sin embargo, la fabricación de cerámica avanzada ha enfrentado durante mucho tiempo una "maldición del tamaño": una vez que el tamaño supera lo convencional, la dificultad aumenta exponencialmente. A medida que el tamaño del cuerpo cerámico avanza hacia la escala métrica, el agrietamiento inducido por tensiones internas se vuelve extremadamente difícil de controlar; incluso el más mínimo defecto puede hacer que todo el esfuerzo sea en vano. Durante mucho tiempo, la formación monolítica de cuerpos de carburo de silicio de gran tamaño a escala métrica ha sido considerada por la industria como una "misión imposible".

Este cuello de botella técnico restringe directamente la capacidad de suministro autónomo de China de componentes cerámicos de alta gama en áreas estratégicas como la aeroespacial, la de semiconductores y la de energía nuclear.

Desmontando lo "imposible" con "principios fundamentales"

Ante este desafío reconocido por la industria, el equipo del Instituto de Cerámica de Xianyang del Instituto General de Materiales de Construcción de China no optó por hacer reparaciones superficiales en los procesos existentes, sino que eligió un camino más fundamental: romper el estancamiento utilizando "principios fundamentales".

Volviendo al origen fisicoquímico, comprendiendo de nuevo el "agrietamiento"

El enfoque de Liu Zetan y su equipo fue: eliminar los prejuicios empíricos y regresar a las teorías físicas y químicas más básicas. "Desmenuzaron" todo el proceso de formación y, partiendo del mecanismo más fundamental, reordenaron y optimizaron cada eslabón.

Durante la transición al proceso de moldeo por inyección de gel en fase húmeda, el aumento del contenido de sólidos en la lechada se topó con un callejón sin salida. El equipo no se quedó en la frustración superficial, sino que volvió a las preguntas más básicas: ¿Cuál es la conformación de dispersión de los componentes dispersantes en la solución? ¿Cuáles son las interacciones profundas con las materias primas? ¿Qué significa cada detalle de los reactivos añadidos?

A través de una extensa revisión bibliográfica, experimentos repetidos y discusiones en equipo, no solo superaron el cuello de botella técnico, sino que también establecieron un modelo de pensamiento para derivar problemas de proceso a partir de principios fundamentales.

Insistiendo en la lógica subyacente, eliminando "puntos de riesgo" paso a paso

En el proceso de superar la formación de cuerpos de gran tamaño a escala métrica, el equipo "desmenuzó" por completo todo el flujo del proceso, realizando deducciones teóricas y verificaciones experimentales para cada eslabón. Cuando fue necesario, rompieron decisivamente con las rutas de proceso tradicionales.

Desde la preparación de la lechada, el moldeo por inyección, hasta el secado y la sinterización, cada eslabón fue reexaminado y optimizado, eliminando "puntos de riesgo de agrietamiento" uno por uno. Finalmente, el cuerpo de gran tamaño a escala métrica se logró con éxito, y el rendimiento integral del producto se elevó a un nuevo nivel.

"Filosofía de la luz nocturna": descomponiendo metas grandiosas en acciones diarias concretas

Liu Zetan resume esta metodología como la "filosofía de la luz nocturna": "La presión proviene de la inmensidad del objetivo general y la ansiedad de lo desconocido. Es como caminar de noche; los faros del coche solo iluminan 50 metros adelante, pero eso no impide llegar al destino".

Descompone las metas grandiosas en acciones diarias concretas: hoy optimizar un parámetro, mañana verificar una fórmula, pasado mañana ajustar una curva de calentamiento. Es esta forma de pensar de "convertir las dificultades en escalones" lo que permitió al equipo llegar paso a paso al final frente a una tarea aparentemente imposible.

De "impulsado por la experiencia" a "impulsado por principios fundamentales"

El valor profundo de este avance no solo radica en haber fabricado un cuerpo de carburo de silicio de gran tamaño, sino también en haber establecido un paradigma de investigación y desarrollo (I+D) replicable "impulsado por principios fundamentales".

La optimización de los procesos cerámicos tradicionales a menudo depende de la acumulación de experiencia y el método de prueba y error: ajustar un parámetro, observar el resultado y luego ajustar el siguiente. Este método es extremadamente ineficiente y de alto riesgo cuando se enfrenta al problema de las tensiones internas amplificadas de forma no lineal que conlleva la escala métrica.

El enfoque del equipo de Liu Zetan es: no conformarse con "saber cómo hacerlo", sino preguntarse "por qué se hace así". Desde la conformación molecular del dispersante hasta las fuerzas de interacción entre partículas, desde el comportamiento reológico de la lechada hasta la evolución de las tensiones durante el secado, cada eslabón se remonta a los principios fisicoquímicos más básicos para su deducción.

Esta metodología de "comprender a fondo la investigación básica" no solo resolvió el problema técnico actual, sino que también dotó al equipo de la capacidad de inferir por analogía y superar rápidamente nuevos desafíos técnicos.

El salto estratégico de "cuello de botella" a "fabricado en China"

Aeroespacial: instalando un motor cerámico autónomo para los "grandes equipos nacionales"

Los componentes cerámicos de carburo de silicio de gran tamaño son materiales clave para las piezas de zonas calientes de motores aeronáuticos y los sistemas de protección térmica de vehículos de vuelo espacial. Anteriormente, debido a las limitaciones en la capacidad de fabricación, China dependía en gran medida de las importaciones o estaba sujeta a bloqueos tecnológicos extranjeros en estos campos. El avance en la tecnología de formación monolítica de cuerpos de carburo de silicio a escala métrica proporciona una base material para la autonomía de componentes clave de "grandes equipos nacionales" como el avión de pasajeros nacional de gran tamaño y los nuevos cohetes portadores.

Fabricación de semiconductores: resolviendo el "cuello de botella" de los componentes centrales de los equipos

En el campo de la fabricación de semiconductores, el carburo de silicio es un material indispensable para componentes en equipos centrales como máquinas de grabado y equipos de tratamiento térmico. La capacidad de fabricación autónoma de componentes de carburo de silicio de gran tamaño y alta pureza está directamente relacionada con el control autónomo de la cadena industrial de chips de China. Este avance tecnológico tiene el potencial de romper la situación pasiva de dependencia prolongada de las importaciones de componentes cerámicos centrales para equipos semiconductores.

Campo de la energía nuclear: proporcionando "contenedores" fiables para reactores avanzados

El carburo de silicio, debido a su excelente economía neutrónica y estabilidad a altas temperaturas, es ampliamente estudiado para su uso en vainas de combustible y materiales estructurales de reactores nucleares de próxima generación. La tecnología de formación monolítica de cuerpos de gran tamaño a escala métrica ofrece una ruta de fabricación viable para satisfacer la demanda de grandes componentes estructurales cerámicos en el campo de la energía nuclear.

Derrame tecnológico: irradiando toda la cadena industrial de la cerámica avanzada

El modelo de pensamiento y la metodología de "derivar problemas de proceso a partir de principios fundamentales" establecidos por este equipo pueden irradiarse a otros sistemas cerámicos avanzados, como la cerámica de óxido y la cerámica de nitruro. Este avance no es solo un progreso en el campo del carburo de silicio, sino que también impulsará a toda la industria de la cerámica avanzada a pasar de la "exploración empírica" al "diseño científico".