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,,為設計師提供了更大的自由度,。陶瓷前驅(qū)體的流變性能對其成型工藝和產(chǎn)品的質(zhì)量有重要影響。山西防腐蝕陶瓷前驅(qū)體復合材料
目前,,陶瓷前驅(qū)體的研究在國內(nèi)外都受到了廣泛的關(guān)注,。國內(nèi)技術(shù)較日本、德國等國家仍處于追趕階段,,在陶瓷前驅(qū)體的開發(fā)技術(shù)與應用領域的研究也在持續(xù)深入,,還存在著研究能力較弱,研究成果產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化實力不足等諸多問題,。未來,,陶瓷前驅(qū)體的發(fā)展趨勢將向更長時間、更高服役溫度,、更高力學強度方向發(fā)展,,為此亟需開展無氧陶瓷前驅(qū)體、多元復相陶瓷前驅(qū)體等新型超高溫陶瓷前驅(qū)體的開發(fā),。同時,,隨著科技的不斷進步,陶瓷前驅(qū)體的制備方法和應用領域也將不斷拓展和創(chuàng)新,。廣東耐酸堿陶瓷前驅(qū)體纖維生物陶瓷前驅(qū)體可以用于制備人工骨骼和牙齒等生物醫(yī)學材料,,具有良好的生物相容性。
陶瓷前驅(qū)體在組織工程和再生醫(yī)學領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、牙科等領域,,還將在心血管,、神經(jīng)、眼科等其他醫(yī)學領域得到更多的應用,。
陶瓷前驅(qū)體在航天領域具有廣闊的應用前景,,主要體現(xiàn)在制備工藝改進:①快速成型:近年來,陶瓷前驅(qū)體的快速成型技術(shù)得到了發(fā)展,。如北京理工大學張中偉教授團隊開發(fā)的具有原位自增密的陶瓷基復合材料快速制備技術(shù) ViSfP-TiCOP,,大幅縮減了工藝周期,實現(xiàn)了陶瓷基復合材料的低成本,、高通量及快速化制備,。②復雜結(jié)構(gòu)制造:陶瓷前驅(qū)體可用于制造復雜形狀的航天部件。通過增材制造技術(shù),,如光固化 3D 打印等,,可以直接將陶瓷前驅(qū)體轉(zhuǎn)化為具有復雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)和精細外形的陶瓷部件,為航天部件的設計和制造提供了更大的自由度,,能夠滿足航天器對特殊結(jié)構(gòu)和功能的需求,。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,。
陶瓷前驅(qū)體在能源領域的應用面臨諸多挑戰(zhàn):成本與環(huán)境方面。①降低成本:目前,一些高性能的陶瓷前驅(qū)體材料的制備成本較高,,這限制了其在能源領域的大規(guī)模應用,。例如,某些稀土元素摻雜的陶瓷材料,,由于稀土元素的稀缺性和高成本,,使得材料的整體成本居高不下。要實現(xiàn)陶瓷前驅(qū)體在能源領域的廣泛應用,,需要開發(fā)低成本的制備工藝和原材料,,降低生產(chǎn)成本。②環(huán)境友好性:在陶瓷前驅(qū)體的制備過程中,,可能會使用一些有毒有害的化學試劑,,產(chǎn)生廢水、廢氣等污染物,,對環(huán)境造成一定的影響,。因此,需要關(guān)注陶瓷前驅(qū)體制備過程的環(huán)境友好性,,開發(fā)綠色制備工藝,,減少對環(huán)境的污染。陶瓷前驅(qū)體制備的多孔陶瓷材料具有高比表面積和良好的吸附性能,,可用于廢水處理和氣體凈化,。廣東耐酸堿陶瓷前驅(qū)體纖維
微波燒結(jié)技術(shù)能夠快速加熱陶瓷前驅(qū)體,縮短燒結(jié)時間,,提高生產(chǎn)效率,。山西防腐蝕陶瓷前驅(qū)體復合材料
陶瓷前驅(qū)體的選擇需要考慮反應活性、成本與可獲取性及環(huán)境健康影響:①與其他組分的反應性:如果制備過程中涉及多種前驅(qū)體或添加劑,,要考慮前驅(qū)體與它們之間的反應活性,,確保反應能按預期進行,形成所需的陶瓷相,。②分解溫度與速率:前驅(qū)體的分解溫度和速率會影響陶瓷的制備工藝和性能,。分解溫度應適中,分解速率要可控,,以保證陶瓷的形成過程均勻,、穩(wěn)定。③成本因素:前驅(qū)體的成本直接影響陶瓷的生產(chǎn)成本,,在滿足性能要求的前提下,,應選擇成本較低的前驅(qū)體,以提高經(jīng)濟效益,。④可獲取性與供應穩(wěn)定性:前驅(qū)體應易于獲取,,且供應穩(wěn)定,避免因原料短缺影響生產(chǎn)。⑤毒性與安全性:選擇前驅(qū)體時要考慮其毒性和對人體健康的影響,,盡量選擇低毒,、安全的前驅(qū)體,以保障生產(chǎn)人員的安全和環(huán)境的友好,。⑥環(huán)境友好性:前驅(qū)體的制備和使用過程應盡量減少對環(huán)境的污染,,符合環(huán)保要求。山西防腐蝕陶瓷前驅(qū)體復合材料