英国Lucideon拟投资超5亿英镑建设CMC规模化制造能力

陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composites，CMC）正在航空航天、国防和核能等高温应用领域受到越来越多关注，但对于英国而言，目前面临的问题并不仅是材料研发，而是如何建立本土工业规模的制造和供应能力。

英国材料科学机构Lucideon提出了一项新的CMC制造能力建设计划，计划在未来7至10年投入超过5亿英镑，在英国建立氧化物和非氧化物高温陶瓷及陶瓷基复合材料的制造能力。

按照Lucideon的规划，新设施将首先与航空航天、国防和核工业终端用户合作，确定需要实现本土制造的CMC材料体系和具体部件，随后进入预生产，并逐步向更大规模的认证零部件生产发展。

什么是陶瓷基复合材料？

陶瓷基复合材料与传统碳纤维增强聚合物（CFRP）存在明显区别。

CMC采用陶瓷纤维作为增强材料，并以陶瓷材料作为基体，通过纤维增强改善单一陶瓷材料在结构应用中的局限。

根据Lucideon提供的信息，这类材料能够承受超高温环境以及热冲击和机械冲击，同时与金属材料相比具有减重潜力。

正因为这些特点，CMC正在成为高温结构材料的重要发展方向。

Lucideon此次重点涉及的材料体系包括氧化物纤维增强氧化物陶瓷，即Ox-Ox，以及两类非氧化物CMC：

碳纤维增强碳化硅（C/SiC）

碳化硅纤维增强碳化硅（SiC/SiC）

这些材料虽然都属于CMC，但增强纤维和陶瓷基体体系并不相同，因此对应的制造技术和应用要求也不能简单视为同一种材料。

英国目前缺少工业规模CMC制造能力

Lucideon提出这一项目的重要背景，是英国现阶段的CMC工业化制造能力不足。

Lucideon首席营销官Richard Goodhead表示，目前英国还没有针对氧化物或非氧化物高温陶瓷，包括CMC在内的工业规模制造能力。

这意味着，即使英国拥有航空航天、国防、能源等高端制造产业，如果关键CMC材料和零部件无法在本土实现规模化生产，其供应仍然需要依赖外部制造能力。

因此，Lucideon此次提出的并不是单纯增加一座材料实验室，而是希望建立从研发进一步走向预生产和规模化制造的能力。

这也是整个项目与一般CMC研究设施最大的区别之一。

从数百件预生产走向数万件航空认证部件

Lucideon已经为未来的产能发展给出了一个大致路线。

新设施首先将与航空航天、国防和核工业的最终用户合作，由实际应用需求决定需要建立哪些CMC材料体系和零部件制造能力。

完成相应技术开发之后，将进入预生产阶段。

这一阶段的年产量可能从数百件到数千件不等。

如果后续项目继续推进，Lucideon希望通过多年建设，将制造能力进一步扩大至每年数万件经过认证、具备适航要求的零部件。

从复合材料产业化角度来看，这一步十分关键。

CMC能够在实验室中制造出来，与能够稳定生产数千甚至数万件经过认证的部件，是两个不同层级的问题。

后者不仅涉及材料本身，还包括生产设备、制造重复性、质量控制、检测、工艺验证以及最终认证。

因此，此次超过5亿英镑的投资并不只是用于购买CMC生产设备。

5亿英镑投资将覆盖设备、研发和认证

根据Lucideon的估算，整个设施和制造能力建设在未来7至10年的投入将超过5亿英镑。

投资范围包括设备、人员、研究与技术开发、建筑设施、验证以及认证。

这也说明CMC工业化的成本并不只发生在材料制备阶段。

尤其对于航空航天应用，最终零部件要从研发样件走向经过认证的批量产品，需要建立稳定的制造工艺和质量体系，并完成相应验证。

按照目前方案，整个项目还需要略高于2亿英镑的政府资金，其余部分则需要结合私人资本等资金来源。

Lucideon表示，目前正在与英国政府和相关利益方沟通，同时也与航空航天、国防和核工业的潜在私营企业合作，以确认英国建立这一国家级CMC制造能力的实际需求。

两家公司分别推进氧化物和非氧化物CMC

为了推进这一项目，已经成立了两家新公司：

Oxide Ceramic Systems Ltd.

Non-Oxide Ceramic Systems Ltd.

从名称可以看出，两家公司分别对应氧化物和非氧化物高温陶瓷及CMC的发展方向。

计划中的制造设施选址位于Keele University Science Park。

同时，Lucideon还计划通过与工业合作伙伴和主要研发机构建立合资合作的方式推进设施建设。

位于Stone的Applied Materials Research, Innovation & Commercialisation Co.（AMRICC）Centre将成为该计划的重要组成部分。

因此，这一项目并不是单一企业独立建设一条CMC生产线，而是希望将材料研发、产业合作、预生产和后续规模化制造连接起来。

CMC产业化的难点不只是耐高温

CMC经常因为耐高温和轻量化受到关注，但从此次Lucideon提出的项目可以看到，真正实现工业化还涉及另一个问题：规模。

实验室可以证明一种Ox-Ox、C/SiC或者SiC/SiC材料能够满足某些性能要求，但航空航天和国防产业最终需要的是能够持续、稳定制造的零部件。

如果未来真的按照Lucideon规划，从每年数百至数千件预生产部件逐步扩大到每年数万件认证航空零部件，那么需要建立的实际上是一整套CMC工业制造体系。

其中既包括材料体系，也包括生产设备、制造工艺、质量控制、验证以及认证。

因此，Lucideon此次超过5亿英镑的计划，核心并不是开发一种新的CMC，而是试图解决英国现阶段缺少CMC工业规模制造能力的问题。

对于英国航空航天、国防和核工业来说，如果这一项目最终完成，其意义也将更多体现在供应能力上：把高温陶瓷基复合材料从研发和小规模制造，进一步推进到本土预生产和规模化部件制造。