從電磁屏蔽材料和復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件制造這兩個方面來說,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 73dB 的電磁屏蔽效能,。燒蝕實驗表明,,復(fù)合膜成功克服了碳納米管膜易被燒蝕氧化的特點,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,。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的部件,,還能實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造,為設(shè)計師提供了更大的自由度,。對陶瓷前驅(qū)體的元素組成進行分析,,可以采用能量色散 X 射線光譜等技術(shù)。廣東防腐蝕陶瓷前驅(qū)體纖維
許多陶瓷前驅(qū)體具有優(yōu)異的生物相容性,,如氧化鋯,、氧化鋁等陶瓷前驅(qū)體,它們在與人體組織接觸時,,不會引起明顯的免疫反應(yīng)或毒性作用,,能夠與周圍組織形成良好的結(jié)合,為長期植入提供了可能,。陶瓷前驅(qū)體制備的生物醫(yī)學(xué)材料具有高硬度,、高耐磨性和良好的韌性等力學(xué)性能,能夠滿足人體在生理活動中的力學(xué)需求,,如人工關(guān)節(jié),、牙科修復(fù)體等需要承受較大的壓力和摩擦力,陶瓷前驅(qū)體材料可以提供可靠的力學(xué)支撐,。通過對陶瓷前驅(qū)體的組成,、結(jié)構(gòu)和制備工藝的調(diào)控,可以實現(xiàn)對材料性能的精確設(shè)計和優(yōu)化,,以滿足不同生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的需求,。例如,可以調(diào)整陶瓷前驅(qū)體的孔隙率,、孔徑分布和表面形貌等,,促進細胞的黏附、增殖和組織的長入,,還可以引入生物活性物質(zhì),,如生長因子、藥物等,,賦予材料特定的生物功能,。陶瓷前驅(qū)體材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,不易在人體環(huán)境中被腐蝕或降解,,能夠長期保持其結(jié)構(gòu)和性能的穩(wěn)定,,從而保證了植入物的使用壽命和安全性,。江蘇防腐蝕陶瓷前驅(qū)體供應(yīng)商高校和科研機構(gòu)在陶瓷前驅(qū)體的研究方面取得了許多重要成果。
陶瓷前驅(qū)體的選擇需要考慮化學(xué)組成與純度:①目標(biāo)陶瓷的化學(xué)組成:要確保前驅(qū)體的化學(xué)組成與目標(biāo)陶瓷相匹配,,以保證能得到期望的陶瓷材料,。如制備氧化鋁陶瓷,需選擇含鋁元素的合適前驅(qū)體,。②純度要求:前驅(qū)體的純度對陶瓷性能影響明顯,高純度的前驅(qū)體可減少雜質(zhì)對陶瓷性能的不良影響,,如降低電導(dǎo)率,、強度等,像電子陶瓷領(lǐng)域,,通常要求前驅(qū)體純度極高,。同時也需考慮物理性質(zhì):①形態(tài)與粒度:前驅(qū)體的形態(tài)(如粉末、溶液,、膠體等)和粒度分布會影響后續(xù)加工和陶瓷的微觀結(jié)構(gòu),。粉末狀前驅(qū)體的粒度細且分布均勻,有利于提高陶瓷的致密度和性能,。②溶解性與分散性:在制備過程中,,若需要將前驅(qū)體溶解或分散在溶劑中,其溶解性和分散性就很重要,。良好的溶解性和分散性可保證前驅(qū)體在體系中均勻分布,,如溶膠 - 凝膠法中,金屬醇鹽需能在溶劑中充分溶解并均勻分散,。③熱穩(wěn)定性:前驅(qū)體應(yīng)具有一定的熱穩(wěn)定性,,在后續(xù)熱處理過程中不發(fā)生過早分解或其他副反應(yīng),否則會影響陶瓷的形成和性能,。
研究陶瓷前驅(qū)體熱穩(wěn)定性的實驗方法之一:光譜分析技術(shù),。①傅里葉變換紅外光譜(FT-IR):用于分析陶瓷前驅(qū)體的化學(xué)鍵和官能團結(jié)構(gòu)。通過比較不同溫度下的 FT-IR 光譜,,觀察化學(xué)鍵的振動吸收峰的變化,,了解前驅(qū)體在受熱過程中化學(xué)鍵的斷裂和重組情況,從而評估其熱穩(wěn)定性,。例如,,某些化學(xué)鍵的吸收峰在高溫下減弱或消失,可能意味著這些化學(xué)鍵發(fā)生了斷裂,,前驅(qū)體的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,。②拉曼光譜:與 FT-IR 類似,拉曼光譜也可以提供關(guān)于陶瓷前驅(qū)體化學(xué)鍵和結(jié)構(gòu)的信息,。通過分析拉曼光譜中特征峰的位置,、強度和寬度等變化,,研究前驅(qū)體在高溫下的結(jié)構(gòu)演變,判斷其熱穩(wěn)定性,。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)。
如制備硅硼碳氮(SiBCN)陶瓷前驅(qū)體,,將含硅,、硼、碳,、氮的有機化合物(如硅烷,、硼烷、含氮有機物等)與無機化合物(如硼酸,、硅粉等)混合,,在一定的溫度和氣氛條件下進行反應(yīng)。例如,,將二甲氧基甲基乙烯基硅烷,、二苯基二甲氧基硅烷、甲氧基三甲基硅烷等硅氧烷單體與甲基硼酸溶解于 1,4 - 二氧六環(huán)中,,攪拌反應(yīng),,旋蒸去除溶劑,得到中間產(chǎn)物,。再將中間產(chǎn)物與三乙胺混合,,在冰浴環(huán)境下滴加甲基丙烯酰氯,進行冰浴反應(yīng),,經(jīng)過濾,、旋蒸去除沉淀和溶劑,得到液態(tài) SiBCN 陶瓷前驅(qū)體,。陶瓷前驅(qū)體的力學(xué)性能測試包括硬度,、強度和韌性等指標(biāo)的測量。江蘇特種材料陶瓷前驅(qū)體供應(yīng)商
研究人員通過對陶瓷前驅(qū)體的成分進行優(yōu)化,,成功提高了陶瓷材料的耐高溫性能,。廣東防腐蝕陶瓷前驅(qū)體纖維
陶瓷前驅(qū)體在航天領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,從熱防護系統(tǒng)角度來講:①陶瓷基復(fù)合材料熱結(jié)構(gòu)部件:如 C/SiC 復(fù)合材料,,可用于飛行器的熱防護系統(tǒng)頭錐,、迎風(fēng)面大面積部位、翼前緣和體襟翼等,。通過前驅(qū)體浸漬裂解工藝制備的 C/SiBCN 材料,,比 C/SiC 具有更優(yōu)異的高溫抗氧化性能。在 1400℃下空氣中的氧化動力學(xué)常數(shù) kp 明顯低于 SiC 陶瓷,且 C/SiBCN 復(fù)合材料室溫下彎曲強度 489MPa,,在 1600℃彎曲強度仍達到 450MPa 以上,。②超高溫陶瓷防熱材料:利用陶瓷前驅(qū)體可制備超高溫納米復(fù)相陶瓷,如 (Ti,Zr,Hf) C/SiC 陶瓷,。采用乙烯基聚碳硅烷與含鈦,、鋯、鉿的無氧金屬配合物反應(yīng)合成的單源先驅(qū)體,,經(jīng)放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備出的此類陶瓷,,在 2200℃的燒蝕實驗中表現(xiàn)出極低的線燒蝕率,為 - 0.58μm/s,。廣東防腐蝕陶瓷前驅(qū)體纖維