高超声速飞行器在服役过程中面临高热流、强热震以及强震动等极端的环境条件,因此必须对飞行器进行有效的热防护。然而目前应用的航天隔热材料和热密封材料如SiO2、Al2O3、ZrO2以及莫来石均存在抗损伤能力差、加工困难和高温烧结的问题,难以满足高超声速飞行器对隔热材料和热密封材料的性能需求,因此发展抗损伤、低热导率的新型隔热材料和热密封材料具有十分重要的意义。本论文围绕抗损伤、易加工和低热导率的隔热材料和热密封材料的制备及其性能研究来开展工作。采用化学沉淀加高温煅烧的方法制备出纯相ZrP2O7和β-Zr2O（PO4）2粉末,并利用MgO粉末作为烧结助剂,通过分析烧结过程中的动力学曲线优化烧结工艺参数,成功制备出致密度为96%的ZrP2O7和β-Zr2O（PO4）2块体。对制备出的ZrP2O7和β-Zr2O（PO4）2陶瓷的力学性能和热学性能进行研究表明,ZrP2O7和β-Zr2O（PO4）2具有低剪切变形阻力、低硬度和高损伤容限的特点,使得ZrP2O7和β-Zr2O（PO4）2陶瓷具有良好的可加工性,可以用硬质合金刀具来进行加工。ZrP2O7和β-Zr2O（PO4）2还具有低的热膨胀系数(3.2-3.3×10-6/℃)、良好的热膨胀回复性和低的热导率,其最低热导率分别为0.71 W·m-1·K-1（900℃）和1.84W·m-1·K-1（1050℃）。此外β-Zr2O（PO4）2还具有良好的抗热冲击能力,其临界热震温差ΔTc为700℃。因此,ZrP2O7和β-Zr2O（PO4）2陶瓷是一类非常有应用潜力的新型隔热/热密封材料。优异的力学、热学和抗烧结性能使得ZrP2O7在多孔隔热材料领域有着广阔的应用前景。因此,本论文采用淀粉作为造孔剂,制备出一种孔隙率可调控的多孔ZrP2O7陶瓷。研究表明这种多孔ZrP2O7陶瓷在高温下的结构稳定性十分优异,在1500℃下退火6 h后,其体积收缩率仅为1.4%。优异的结构稳定性和低的本征热导率使得多孔ZrP2O7陶瓷在高温下还具有极低的热导率(0.14-0.18W·m-1·K-1)。多孔ZrP2O7陶瓷具有优异的抗烧结性能,因此是一种非常具有竞争力的新型多孔隔热材料。为了克服ZrP2O7在1400℃以上热稳定性下降的问题,受高熵效应的启发,本论文设计并成功地制备了一种在1550℃下仍能保持相稳定,且热导率比ZrP2O7低15%的新型高熵陶瓷（TiZrHf）P2O7,该实验也首次证明了通过高熵固溶的方法来提高陶瓷热稳定性的可行性。针对目前对高熵陶瓷的性能优势缺乏认知的问题,本论文还设计了一系列高熵隔热陶瓷,发现通过提高构型熵可以抑制相变、提高相稳定性、调控热膨胀系数、抑制晶粒生长和降低热导率等,为新型隔热材料的发展提供了广阔的思路。