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,,觀察化學鍵的振動吸收峰的變化,,了解前驅(qū)體在受熱過程中化學鍵的斷裂和重組情況,,從而評估其熱穩(wěn)定性。例如,,某些化學鍵的吸收峰在高溫下減弱或消失,,可能意味著這些化學鍵發(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,。國家出臺了一系列政策支持陶瓷前驅(qū)體相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。上海陶瓷樹脂陶瓷前驅(qū)體復合材料
陶瓷前驅(qū)體在航天領(lǐng)域具有廣闊的應用前景,,主要體現(xiàn)在材料性能提升:①高溫穩(wěn)定性:隨著航天技術(shù)的發(fā)展,,航天器在大氣層內(nèi)高速飛行以及進入外層空間時會面臨極端高溫環(huán)境。陶瓷前驅(qū)體可制備出超高溫陶瓷材料,,如碳化鉿,、碳化鋯等,這些材料具有極高的熔點和優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性,,能有效保護航天器在高溫下的結(jié)構(gòu)完整性,。②抗氧化性能:一些陶瓷前驅(qū)體制備的陶瓷基復合材料在高溫下具有良好的抗氧化性能。如采用前驅(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常數(shù) kp 明顯低于 SiC 陶瓷。③輕量化:陶瓷前驅(qū)體可以通過精確的分子設(shè)計和制備工藝,,實現(xiàn)材料的輕量化,。在航天領(lǐng)域,,減輕航天器的重量對于提高其性能和降低發(fā)射成本至關(guān)重要。采用陶瓷前驅(qū)體制備的陶瓷基復合材料具有高比強度和比模量,,在保證結(jié)構(gòu)強度的同時,,能夠***減輕航天器的重量。浙江陶瓷前驅(qū)體利用放電等離子燒結(jié)技術(shù)可以制備出具有納米晶結(jié)構(gòu)的陶瓷材料,,其陶瓷前驅(qū)體的選擇至關(guān)重要,。
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,,對陶瓷前驅(qū)體在熱分解過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性產(chǎn)物進行分析,。通過鑒定和定量這些揮發(fā)性產(chǎn)物,可以了解前驅(qū)體的熱分解機制和反應路徑,。②應用:確定陶瓷前驅(qū)體熱分解過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性產(chǎn)物的種類和含量,,推斷其熱分解反應的機理。例如,,在研究含有機成分的陶瓷前驅(qū)體時,,GC-MS 可以分析其熱分解產(chǎn)生的有機氣體,從而了解有機成分的分解情況,。
陶瓷前驅(qū)體在組織工程和再生醫(yī)學領(lǐng)域的應用將不斷拓展,。通過與生物活性因子、細胞等相結(jié)合,,陶瓷前驅(qū)體可以構(gòu)建出具有生物活性的組織工程支架,,促進組織的再生和修復。例如,,利用陶瓷前驅(qū)體制備的骨組織工程支架,,可以引導骨細胞的生長和分化,加速骨缺損的愈合,。陶瓷前驅(qū)體將與其他材料如金屬,、高分子材料等進行復合應用,以充分發(fā)揮各種材料的優(yōu)勢,,彌補單一材料的不足,。例如,將陶瓷前驅(qū)體與金屬材料復合,,可以提高植入物的強度和韌性,;與高分子材料復合,可以改善材料的柔韌性和加工性能,。隨著陶瓷前驅(qū)體材料研究的不斷深入和技術(shù)的不斷成熟,,其在臨床應用中的范圍將進一步擴大。除了現(xiàn)有的骨科、牙科等領(lǐng)域,,還將在心血管,、神經(jīng)、眼科等其他醫(yī)學領(lǐng)域得到更多的應用,。磁性陶瓷前驅(qū)體可用于制備高性能的磁性陶瓷材料,,應用于電子通訊和電力領(lǐng)域。
從電磁屏蔽材料和復雜結(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)復雜結(jié)構(gòu)的制造,,為設(shè)計師提供了更大的自由度。含有稀土元素的陶瓷前驅(qū)體可以改善陶瓷的光學性能,,用于制造光學器件,。上海陶瓷樹脂陶瓷前驅(qū)體復合材料
在陶瓷前驅(qū)體的燒結(jié)過程中,,添加適量的燒結(jié)助劑可以降低燒結(jié)溫度,,提高陶瓷的致密度。上海陶瓷樹脂陶瓷前驅(qū)體復合材料
陶瓷前驅(qū)體具有耐高溫,、抗氧化,、耐燒蝕、低密度和高耐磨性等特點,,可用于制備各種性能優(yōu)良的陶瓷基耐高溫復合材料,,與增強纖維有良好的潤濕性。其在高溫下轉(zhuǎn)化成的陶瓷基體,,具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,。陶瓷前驅(qū)體的應用方向包括光學領(lǐng)域、能源領(lǐng)域、密封材料領(lǐng)域,、生物醫(yī)學領(lǐng)域等,。例如,在光學領(lǐng)域,,陶瓷前驅(qū)體可用于制備光學薄膜,、透鏡等;在能源領(lǐng)域,,可用于制備太陽能電池,、燃料電池等;在密封材料領(lǐng)域,,可用于制備密封墊圈,、密封環(huán)等;在生物醫(yī)學領(lǐng)域,,可用于制備人工關(guān)節(jié),、牙科種植體等。上海陶瓷樹脂陶瓷前驅(qū)體復合材料