目前,,陶瓷前驅(qū)體的研究在國(guó)內(nèi)外都受到了廣泛的關(guān)注,。國(guó)內(nèi)技術(shù)較日本,、德國(guó)等國(guó)家仍處于追趕階段,,在陶瓷前驅(qū)體的開(kāi)發(fā)技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域的研究也在持續(xù)深入,還存在著研究能力較弱,,研究成果產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化實(shí)力不足等諸多問(wèn)題,。未來(lái),陶瓷前驅(qū)體的發(fā)展趨勢(shì)將向更長(zhǎng)時(shí)間,、更高服役溫度,、更高力學(xué)強(qiáng)度方向發(fā)展,,為此亟需開(kāi)展無(wú)氧陶瓷前驅(qū)體、多元復(fù)相陶瓷前驅(qū)體等新型超高溫陶瓷前驅(qū)體的開(kāi)發(fā),。同時(shí),,隨著科技的不斷進(jìn)步,陶瓷前驅(qū)體的制備方法和應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷拓展和創(chuàng)新,。磁性陶瓷前驅(qū)體可用于制備高性能的磁性陶瓷材料,,應(yīng)用于電子通訊和電力領(lǐng)域。浙江特種材料陶瓷前驅(qū)體粘接劑
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。浙江特種材料陶瓷前驅(qū)體粘接劑水熱合成法可以制備出具有特殊形貌和性能的陶瓷前驅(qū)體,。
5G 通信技術(shù)的快速發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用,對(duì)電子元件的性能和數(shù)量提出了更高的要求,。陶瓷前驅(qū)體在制備 5G 基站中的濾波器,、天線等關(guān)鍵元件以及物聯(lián)網(wǎng)傳感器方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng),。例如,陶瓷濾波器具有高選擇性,、低損耗等優(yōu)點(diǎn),,在 5G 通信中得到了廣泛應(yīng)用,。消費(fèi)電子產(chǎn)品如智能手機(jī)、平板電腦,、筆記本電腦等的不斷更新?lián)Q代,,對(duì)電子元件的小型化、高性能化和多功能化提出了挑戰(zhàn),。陶瓷前驅(qū)體可用于制備小型化的多層陶瓷電容器、片式電感器等元件,,滿足了消費(fèi)電子市場(chǎng)的需求,。
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,。熱壓燒結(jié)是將陶瓷前驅(qū)體轉(zhuǎn)化為致密陶瓷材料的常用工藝之一,。
陶瓷前驅(qū)體可用于制備半導(dǎo)體材料中的襯底、電極和絕緣層等,。例如,,氮化鋁(AlN)陶瓷前驅(qū)體可以制備出具有高導(dǎo)熱性和絕緣性的 AlN 陶瓷,廣泛應(yīng)用于電子封裝領(lǐng)域,。陶瓷前驅(qū)體可用于制備高溫結(jié)構(gòu)材料中的陶瓷基復(fù)合材料、氧化鋯等,。例如,,碳化硅(SiC)陶瓷前驅(qū)體可以制備出具有高硬度和耐高溫性能的 SiC 陶瓷基復(fù)合材料,,用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端部件。一些陶瓷前驅(qū)體具有良好的生物相容性和生物活性,,可以用于制備生物材料,,如人工關(guān)節(jié)、牙科修復(fù)體等,。例如,,氧化鋯(ZrO?)陶瓷前驅(qū)體可以制備出具有韌性的 ZrO?陶瓷,用于制造人工牙齒和關(guān)節(jié),。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,。浙江特種材料陶瓷前驅(qū)體粘接劑
陶瓷前驅(qū)體的成型工藝包括模壓成型,、注射成型和流延成型等多種方法。浙江特種材料陶瓷前驅(qū)體粘接劑
溶膠 - 凝膠法是一種常用的陶瓷前驅(qū)體制備方法,。如制備氧化鋯陶瓷前驅(qū)體,,可將鋯的醇鹽(如四丁氧基鋯)溶解在有機(jī)溶劑(如乙醇)中,,形成均勻的溶液。然后加入適量的水和催化劑(如鹽酸),,使鋯醇鹽發(fā)生水解和縮聚反應(yīng),,生成氧化鋯溶膠。經(jīng)過(guò)陳化,、干燥等處理后,得到氧化鋯陶瓷前驅(qū)體粉末,。以聚碳硅烷制備碳化硅陶瓷前驅(qū)體為例,,首先通過(guò)硅烷(如甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷等)的水解和縮聚反應(yīng),,合成含有硅 - 碳鍵的聚合物聚碳硅烷。然后將聚碳硅烷進(jìn)行高溫裂解,,在裂解過(guò)程中,,聚合物發(fā)生結(jié)構(gòu)重排和化學(xué)鍵的斷裂與重組,轉(zhuǎn)化為碳化硅陶瓷,。在這個(gè)過(guò)程中,可以通過(guò)調(diào)節(jié)原料的比例,、反應(yīng)條件等,,控制聚碳硅烷的分子結(jié)構(gòu)和性能,從而影響碳化硅陶瓷的質(zhì)量和性能,。
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