從電磁屏蔽材料和復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件制造這兩個(gè)方面來說,,以聚碳硅烷 / 烯丙基酚醛(PCS/APR)為聚合物陶瓷前驅(qū)體,,制備的多層 SiC/CNT 復(fù)合膜,在有 50μm 的厚度下,,具有高達(dá) 73dB 的電磁屏蔽效能,。燒蝕實(shí)驗(yàn)表明,,復(fù)合膜成功克服了碳納米管膜易被燒蝕氧化的特點(diǎn),且在燒蝕后,,仍然具有 30dB 電磁屏蔽效能,,滿足電磁屏蔽材料的屏蔽效能商用標(biāo)準(zhǔn),。陶瓷增材制造技術(shù)通常采用陶瓷前驅(qū)體為原料,通過光固化等增材制造技術(shù)得到具有復(fù)雜精細(xì)結(jié)構(gòu)的陶瓷坯體,,再經(jīng)過脫脂,、燒結(jié)等工藝,得到精密陶瓷部件,。光固化陶瓷 3D 打印技術(shù)可以制造出既輕又強(qiáng)的部件,,還能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造,為設(shè)計(jì)師提供了更大的自由度,。陶瓷前驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備的碳化硼陶瓷具有高硬度和低密度的特點(diǎn),,是一種理想的防彈材料。北京防腐蝕陶瓷前驅(qū)體涂料
陶瓷前驅(qū)體在航天領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,,主要體現(xiàn)在應(yīng)用領(lǐng)域拓展:①熱防護(hù)系統(tǒng):陶瓷前驅(qū)體制備的陶瓷基復(fù)合材料可用于航天器的熱防護(hù)系統(tǒng),,如航天飛機(jī)的機(jī)翼前緣、鼻錐等部位,。這些材料能夠承受高溫氣流的沖刷和熱輻射,,保護(hù)航天器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和設(shè)備免受高溫破壞。②航空發(fā)動(dòng)機(jī):陶瓷前驅(qū)體可用于制備航空發(fā)動(dòng)機(jī)的熱障涂層,、渦輪葉片等部件,。熱障涂層能夠有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)部件的工作溫度,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和可靠性,;渦輪葉片采用陶瓷基復(fù)合材料制造,,可以在高溫下保持良好的力學(xué)性能,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推力和燃油經(jīng)濟(jì)性,。③衛(wèi)星部件:陶瓷前驅(qū)體可用于制造衛(wèi)星的天線,、太陽能電池板支撐結(jié)構(gòu)等部件。陶瓷材料具有優(yōu)異的電絕緣性能,、熱穩(wěn)定性和抗輻射性能,,能夠保證衛(wèi)星在復(fù)雜的空間環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。江蘇陶瓷樹脂陶瓷前驅(qū)體鹽霧石墨烯改性的陶瓷前驅(qū)體能夠顯著提高陶瓷材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性,。
熱重分析(TGA)實(shí)驗(yàn)中,,升溫速率對(duì)陶瓷前驅(qū)體熱穩(wěn)定性研究有以下幾方面影響:①對(duì)失重溫度的影響:較高的升溫速率會(huì)使陶瓷前驅(qū)體的失重溫度向高溫方向移動(dòng)。這是因?yàn)樵诳焖偕郎剡^程中,,樣品內(nèi)部的溫度梯度較大,,傳熱需要一定的時(shí)間,導(dǎo)致樣品表面和內(nèi)部的反應(yīng)不同步,。②對(duì)失重速率的影響:升溫速率越快,,失重速率通常也會(huì)增大。因?yàn)樵诳焖偕郎貢r(shí),,陶瓷前驅(qū)體內(nèi)部的反應(yīng)可能在較短時(shí)間內(nèi)集中進(jìn)行,,導(dǎo)致失重速率加快。比如,,在陶瓷前驅(qū)體的熱分解反應(yīng)中,,較高的升溫速率可能使分解反應(yīng)在更短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高的分解速率。③對(duì)殘余物含量的影響:不同的升溫速率可能會(huì)導(dǎo)致殘余物的含量有所不同,。一般來說,,升溫速率較快時(shí),可能會(huì)使某些反應(yīng)不完全,,從而影響殘余物的含量,。④對(duì)熱重曲線形狀的影響:較大的升溫速率會(huì)使TGA曲線變得更加陡峭,而較小的升溫速率則使曲線更加平緩,。這是因?yàn)檩^快的升溫速率使得樣品在短時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷更大的溫度變化,,從而加速了質(zhì)量的損失。此外,,升溫速率快往往不利于中間產(chǎn)物的檢出,,使熱重曲線的拐點(diǎn)不明顯;升溫速率慢,,則可以顯示熱重曲線的全過程,。
常見的陶瓷前驅(qū)體主要包括聚合物前驅(qū)體、金屬有機(jī)前驅(qū)體和溶膠 - 凝膠前驅(qū)體等,,其中溶膠 - 凝膠前驅(qū)體如下:①金屬醇鹽溶液:如硅酸乙酯,、鋁酸異丙酯等的溶液,通過控制水解和聚合過程來形成固體氧化物陶瓷,。在制備過程中,,金屬醇鹽先與水發(fā)生水解反應(yīng),生成相應(yīng)的金屬氫氧化物或羥基化合物,,然后這些產(chǎn)物之間發(fā)生縮聚反應(yīng),,形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的溶膠,進(jìn)一步陳化和干燥后得到凝膠,,經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)得到陶瓷材料,。②螯合前驅(qū)體溶液:通過螯合劑與金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物,再經(jīng)過一系列處理得到陶瓷前驅(qū)體,。例如,,在制備鈦酸鋇陶瓷時(shí),可采用檸檬酸等螯合劑與鋇離子,、鈦離子形成螯合前驅(qū)體溶液,,這種方法可以精確控制金屬離子的比例和分布,有利于提高陶瓷的性能。陶瓷前驅(qū)體的比表面積和孔徑分布可以通過氮?dú)馕?- 脫附實(shí)驗(yàn)來測(cè)定,。
常見的陶瓷前驅(qū)體主要包括聚合物前驅(qū)體,、金屬有機(jī)前驅(qū)體和溶膠 - 凝膠前驅(qū)體等,其中金屬有機(jī)前驅(qū)體包含下述:①金屬醇鹽:如鈦酸丁酯等,,是制備鈦酸鹽陶瓷的常用前驅(qū)體,。在溶膠 - 凝膠法中,金屬醇鹽通過水解和縮聚反應(yīng),,可形成金屬氧化物陶瓷,。以鈦酸丁酯為前驅(qū)體制備二氧化鈦陶瓷時(shí),鈦酸丁酯在水和催化劑的作用下發(fā)生水解,,生成氫氧化鈦,,再經(jīng)過加熱脫水等過程,得到二氧化鈦陶瓷,。②金屬有機(jī)框架(MOFs):具有多孔結(jié)構(gòu)和可調(diào)節(jié)的化學(xué)組成,,可作為金屬氧化物或金屬陶瓷的前驅(qū)體。MOFs 在高溫下分解,,能夠產(chǎn)生特定組成和形貌的金屬氧化物或金屬陶瓷材料,。陶瓷前驅(qū)體在脫脂過程中,需要控制升溫速率,,以防止產(chǎn)生裂紋和變形,。甘肅耐酸堿陶瓷前驅(qū)體性能
冷凍干燥法是一種制備陶瓷前驅(qū)體的有效方法,能夠保留其原始的微觀結(jié)構(gòu),。北京防腐蝕陶瓷前驅(qū)體涂料
陶瓷前驅(qū)體的制備方法主要有溶膠 - 凝膠法,、聚合物前驅(qū)體法和有機(jī) - 無機(jī)雜化法等。溶膠 - 凝膠法是制備氧化鋯,、氧化鉿納米粉體的主要技術(shù)路線,,優(yōu)點(diǎn)是大幅拓展了陶瓷產(chǎn)物的種類,可制備出難熔金屬碳化物,、硼化物和氮化物,,但也存在有效濃度低、穩(wěn)定性差,、易沉降和析出,、不易儲(chǔ)存等缺點(diǎn)。聚合物前驅(qū)體法包括金屬有機(jī)聚合物法和金屬雜化聚合物法,,優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合物分子結(jié)構(gòu)的多樣化設(shè)計(jì),,具有不需要碳熱或硼熱還原就能得到無氧難熔金屬陶瓷的優(yōu)越性,容易實(shí)現(xiàn)對(duì)無氧陶瓷組成的控制等,,但也存在 M-B 鍵多為離子鍵,,穩(wěn)定性較差等問題,。有機(jī) - 無機(jī)雜化法是將金屬或其氧化物粉體、含金屬的化合物分散于溶液之中,,經(jīng)后處理,、熱解制備出超高溫陶瓷,優(yōu)點(diǎn)是原料來源易得到,、成本低廉,,溶劑無毒性,、對(duì)環(huán)境無污染,,制備工藝簡(jiǎn)單、周期短且可控程度高,,對(duì)試驗(yàn)設(shè)備要求低,,但也存在此法制備的前驅(qū)體為非均相體系,穩(wěn)定性差,,所得陶瓷元素分布不均勻等缺點(diǎn),。北京防腐蝕陶瓷前驅(qū)體涂料