通過(guò)選擇和設(shè)計(jì)合適的前驅(qū)體,，可以精確控制陶瓷材料的化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu),。例如，在制備碳化硅（SiC）陶瓷時(shí),，聚碳硅烷（PCS）是一種常用的陶瓷前驅(qū)體,。通過(guò)調(diào)整 PCS 的分子結(jié)構(gòu)和組成，可以實(shí)現(xiàn)對(duì) SiC 陶瓷中硅碳比的精確控制,，從而獲得具有特定性能的 SiC 陶瓷,。陶瓷前驅(qū)體可以制備出高硬度、高溫穩(wěn)定性,、化學(xué)穩(wěn)定性,、絕緣性、耐磨性等優(yōu)異性能的先進(jìn)陶瓷材料,。如利用陶瓷前驅(qū)體制備的氮化硼陶瓷,，具有密度小、熔點(diǎn)高,、高溫力學(xué)性能好,、介電性能優(yōu)良等特點(diǎn)。陶瓷前驅(qū)體在高溫裂解過(guò)程中,，能夠形成均勻的陶瓷相,，減少陶瓷中的缺陷和雜質(zhì),，提高陶瓷的致密度和均勻性。例如,，在溶膠 - 凝膠法制備陶瓷中,，金屬醇鹽等前驅(qū)體通過(guò)水解和縮聚反應(yīng)，形成均勻的溶膠或凝膠,，再經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié),，可得到微觀結(jié)構(gòu)均勻的陶瓷材料。高校和科研機(jī)構(gòu)在陶瓷前驅(qū)體的研究方面取得了許多重要成果,。上海耐高溫陶瓷前驅(qū)體

以下是一些可以輔助研究陶瓷前驅(qū)體熱穩(wěn)定性的分析技術(shù)：氣相色譜 - 質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）,。①原理：將氣相色譜的高效分離能力與質(zhì)譜的定性和定量分析能力相結(jié)合，對(duì)陶瓷前驅(qū)體在熱分解過(guò)程中產(chǎn)生的揮發(fā)性產(chǎn)物進(jìn)行分析,。通過(guò)鑒定和定量這些揮發(fā)性產(chǎn)物,，可以了解前驅(qū)體的熱分解機(jī)制和反應(yīng)路徑。②應(yīng)用：確定陶瓷前驅(qū)體熱分解過(guò)程中產(chǎn)生的揮發(fā)性產(chǎn)物的種類(lèi)和含量,，推斷其熱分解反應(yīng)的機(jī)理,。例如，在研究含有機(jī)成分的陶瓷前驅(qū)體時(shí),，GC-MS 可以分析其熱分解產(chǎn)生的有機(jī)氣體,，從而了解有機(jī)成分的分解情況。上海耐高溫陶瓷前驅(qū)體陶瓷前驅(qū)體的比表面積和孔徑分布可以通過(guò)氮?dú)馕?- 脫附實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定,。

陶瓷前驅(qū)體燃料電池領(lǐng)域的應(yīng)用案例如下：①陶瓷質(zhì)子膜燃料電池：清華大學(xué)助理教授董巖皓與合作者提出界面反應(yīng)燒結(jié)概念,，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了可控表面酸處理和共燒技術(shù)，讓氧氣電極層和電解質(zhì)層之間實(shí)現(xiàn)活性鍵合,，改善了陶瓷質(zhì)子膜燃料電池的電化學(xué)性能和穩(wěn)定性,。該器件在低至 350 攝氏度時(shí)仍具有鮮明的性能，在 600 攝氏度,、450 攝氏度和 350 攝氏度的條件下,，分別實(shí)現(xiàn)每平方厘米 1.6 瓦、每平方厘米 650 毫瓦和每平方厘米 300 毫瓦的峰值功率密度,。②固體氧化物燃料電池：采用金屬醇鹽,、金屬酸鹽或金屬鹵化物等作為陶瓷前驅(qū)體，通過(guò)溶膠 - 凝膠法,、水熱法等制備技術(shù),，可以合成具有特定微觀結(jié)構(gòu)和性能的陶瓷電解質(zhì)和電極材料。例如,，以釔穩(wěn)定的氧化鋯（YSZ）陶瓷前驅(qū)體制備的電解質(zhì),，具有良好的氧離子導(dǎo)電性，能夠在高溫下實(shí)現(xiàn)高效的氧離子傳導(dǎo),，提高燃料電池的性能,。③鋰離子電池領(lǐng)域-正極材料：董巖皓與合作者提出滲鑭均勻包覆和陶瓷粉體行星式離心解團(tuán)等多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù),，闡述了應(yīng)力腐蝕斷裂主導(dǎo)的衰減機(jī)理，并修正傳統(tǒng)理論框架下的脆性機(jī)械斷裂認(rèn)知,。他們以鋰離子電池中常用的正極材料氧化鋰鈷為例,，展示了有效的表面鈍化、抑制表面退化,，以及改善的電化學(xué)性能，證明其高電壓穩(wěn)定循環(huán)較大可達(dá)到 4.8 伏

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(duì)陶瓷性能影響明顯,，高純度的前驅(qū)體可減少雜質(zhì)對(duì)陶瓷性能的不良影響，如降低電導(dǎo)率,、強(qiáng)度等,，像電子陶瓷領(lǐng)域，通常要求前驅(qū)體純度極高,。同時(shí)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(huì)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(xì)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(guò)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(guò)程中不發(fā)生過(guò)早分解或其他副反應(yīng),，否則會(huì)影響陶瓷的形成和性能。陶瓷前驅(qū)體的力學(xué)性能測(cè)試包括硬度,、強(qiáng)度和韌性等指標(biāo)的測(cè)量,。

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(wú)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(xiàn)，優(yōu)點(diǎn)是大幅拓展了陶瓷產(chǎn)物的種類(lèi),，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(wú)氧難熔金屬陶瓷的優(yōu)越性，容易實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)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(wèn)題。有機(jī) - 無(wú)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(lái)源易得到,、成本低廉，溶劑無(wú)毒性,、對(duì)環(huán)境無(wú)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),。這種陶瓷前驅(qū)體可制成高性能的陶瓷涂層，提高金屬材料的耐腐蝕性和耐磨性,。廣東陶瓷涂料陶瓷前驅(qū)體涂料

了解陶瓷前驅(qū)體的特性和制備工藝,，對(duì)于從事材料科學(xué)研究和生產(chǎn)的人員來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。上海耐高溫陶瓷前驅(qū)體

陶瓷前驅(qū)體在航天領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,，從熱防護(hù)系統(tǒng)角度來(lái)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(hù)系統(tǒng)頭錐、迎風(fēng)面大面積部位,、翼前緣和體襟翼等,。通過(guò)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(dòng)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(qiáng)度 489MPa，在 1600℃彎曲強(qiáng)度仍達(dá)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(wú)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(lèi)陶瓷，在 2200℃的燒蝕實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出極低的線(xiàn)燒蝕率,，為 - 0.58μm/s,。上海耐高溫陶瓷前驅(qū)體