北京船舶材料陶瓷前驅(qū)體纖維

從電磁屏蔽材料和復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件制造這兩個(gè)方面來(lái)說(shuō)，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(dá) 73dB 的電磁屏蔽效能。燒蝕實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，且在燒蝕后，仍然具有 30dB 電磁屏蔽效能，滿(mǎn)足電磁屏蔽材料的屏蔽效能商用標(biāo)準(zhǔn)。陶瓷增材制造技術(shù)通常采用陶瓷前驅(qū)體為原料，通過(guò)光固化等增材制造技術(shù)得到具有復(fù)雜精細(xì)結(jié)構(gòu)的陶瓷坯體，再經(jīng)過(guò)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(qiáng)的部件，還能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制造，為設(shè)計(jì)師提供了更大的自由度。研究陶瓷前驅(qū)體的降解行為對(duì)于其在環(huán)境友好型材料中的應(yīng)用具有重要意義。北京船舶材料陶瓷前驅(qū)體纖維

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。北京船舶材料陶瓷前驅(qū)體纖維陶瓷前驅(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)體在能源領(lǐng)域的具體應(yīng)用案例：一、太陽(yáng)能電池領(lǐng)域：在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中，陶瓷前驅(qū)體可以用于制備鈣鈦礦材料。通過(guò)溶液法或氣相沉積法，將含有鉛、碘、甲胺等元素的陶瓷前驅(qū)體轉(zhuǎn)化為具有優(yōu)異光電性能的鈣鈦礦薄膜。這種鈣鈦礦薄膜具有高吸收系數(shù)、長(zhǎng)載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度和合適的禁帶寬度，能夠有效提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。二、催化領(lǐng)域：浙江大學(xué)機(jī)械 306 實(shí)驗(yàn)室錢(qián)森煜碩士生基于墨水直寫(xiě)式打印，研制了一款具有聚甲基丙烯酸甲酯微球的陶瓷前驅(qū)體打印墨水，通過(guò)打印和燒結(jié)，制備了具有二級(jí)孔隙的多孔 SiC 陶瓷，并將其運(yùn)用于甲醇重整制氫載體，以提高微反應(yīng)器的氫氣產(chǎn)量。在 280°C 的溫度和 30000ml?g-1?h-1 的空速下，其甲醇轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)氫量分別可達(dá) 90.95% 和 44.96ml/min。

常見(jiàn)的陶瓷前驅(qū)體主要包括聚合物前驅(qū)體、金屬有機(jī)前驅(qū)體和溶膠 - 凝膠前驅(qū)體等，其中聚合物前驅(qū)體包含下述幾項(xiàng)：①聚碳硅烷：結(jié)構(gòu)中含有硅原子和碳原子相間成鍵，熱解后能得到 SiC 陶瓷。應(yīng)用于納米陶瓷微粉、陶瓷薄膜、涂層、多孔陶瓷等材料的制備，合成方法有脫氯和熱解重排法、開(kāi)環(huán)聚合法、縮聚合成法和硅氫加成法等。②聚硅氮烷：結(jié)構(gòu)以 Si-N 鍵為主鏈，熱解后可得到 Si?N?或 Si-C-N 陶瓷，在信息、電子、航空、航天等領(lǐng)域應(yīng)用較多。③聚硼氮烷：結(jié)構(gòu)中以 B-N 鍵為主鏈，熱解后能得到 B?N?陶瓷。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、具有潤(rùn)滑性等特點(diǎn)，是飛行器透波結(jié)構(gòu)件的推薦材料。④元素?fù)诫s的陶瓷前驅(qū)體：含鈦、鋯、鉿、鋁、鈮、鉬等異質(zhì)元素，可解決陶瓷功能單一化的問(wèn)題，能制備出難熔金屬碳化物、硼化物和氮化物。
納米級(jí)的陶瓷前驅(qū)體顆粒有助于提高陶瓷材料的致密性和強(qiáng)度。

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。
陶瓷前驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備的碳化硼陶瓷具有高硬度和低密度的特點(diǎn)，是一種理想的防彈材料。浙江耐高溫陶瓷前驅(qū)體纖維

國(guó)家出臺(tái)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。北京船舶材料陶瓷前驅(qū)體纖維

聚合物前驅(qū)體法是一種制備高性能陶瓷和陶瓷復(fù)合材料的方法。其具有以下優(yōu)點(diǎn)：可設(shè)計(jì)性強(qiáng)：可以通過(guò)對(duì)聚合物分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，精確控制陶瓷材①料的化學(xué)組成、微觀結(jié)構(gòu)和性能。例如，通過(guò)改變聚合物中不同單體的比例和排列方式，可制備出具有不同性能的碳化硅（SiC）、氮化硅（Si?N?）等陶瓷材料。②成型工藝好：利用聚合物的成型特性，如可紡性、可模塑性等，能夠制備出各種復(fù)雜形狀的陶瓷制品，如陶瓷纖維、陶瓷薄膜、陶瓷涂層和三維復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷等。與傳統(tǒng)的陶瓷成型方法相比，具有更高的靈活性和精度。③低溫制備：通常在相對(duì)較低的溫度下進(jìn)行熱分解反應(yīng)，即可將聚合物前驅(qū)體轉(zhuǎn)化為陶瓷材料，避免了傳統(tǒng)陶瓷制備方法中高溫?zé)Y(jié)過(guò)程可能帶來(lái)的晶粒長(zhǎng)大、缺陷增多等問(wèn)題，有利于制備高性能陶瓷材料。④均勻性好：聚合物前驅(qū)體在制備過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)分子水平的均勻混合，使得制備的陶瓷材料具有較為均勻的微觀結(jié)構(gòu)和成分分布，從而提高材料的性能穩(wěn)定性和可靠性。⑤可引入多種元素：容易在聚合物前驅(qū)體中引入各種功能性元素，如金屬元素、稀土元素等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)陶瓷材料性能的進(jìn)一步調(diào)控，制備出具有特殊性能的陶瓷復(fù)合材料。北京船舶材料陶瓷前驅(qū)體纖維