通過聚合物前驅(qū)體制備陶瓷材料的技術(shù)路線具有成分和結(jié)構(gòu)可控、低溫制備、均勻性和致密性好、制備復(fù)雜形狀的材料以及環(huán)保等優(yōu)勢，因此被廣泛應(yīng)用于陶瓷材料制備領(lǐng)域。以聚硅氮烷提供硅、碳、氮三種元素來源，開發(fā)制備SiCN陶瓷是一種新興技術(shù)，其作為一種新型半導(dǎo)體材料具備諸多優(yōu)點(diǎn)而擁有廣泛的應(yīng)用前景。

聚硅氮烷（全氫）的理想分子結(jié)構(gòu)（來源：維基百科）

聚硅氮烷是一種非晶態(tài)的陶瓷材料，其化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜——主鏈由硅氮原子交替構(gòu)成，側(cè)鏈或?yàn)槿珰洌驗(yàn)橛袡C(jī)官能團(tuán)，或連接其他元素。這種通過化學(xué)手段實(shí)現(xiàn)的連接，在原子水平上實(shí)現(xiàn)了材料中不同原子的均勻分布。制備的基本過程是聚硅氮烷前驅(qū)體（PSZ）熱解放出氫氣、甲烷等氣體，同時形成Si-C、Si-N、C-N鍵，并逐漸形成SiCN陶瓷。SiCN除了具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性、抗氧化性、耐腐蝕性、高強(qiáng)度和高剛度等性能，也具有具有從環(huán)境到超高溫的半導(dǎo)體性——可用于高溫電子器件的支撐基板和封裝材料等，同時也可以用于制造各種傳感器和電容器等。

SiCN陶瓷結(jié)構(gòu)模型（來源：Advanced Ceramics期刊February 2022）

該技術(shù)特點(diǎn)包括：聚硅氮烷前驅(qū)體在常溫下像油漆一樣使用，在低溫區(qū)間（200-400℃）交聯(lián)固化，紫外光、電子束也可以固化，在高溫下（600-1000℃）下轉(zhuǎn)變?yōu)镾iCN陶瓷，激光、離子輻射也可以陶瓷化。而且它與基材之間形成化學(xué)鍵使得結(jié)合強(qiáng)度極高。這種聚合物轉(zhuǎn)化陶瓷（PDC）可以解決不同材料層間粘接問題，還能解決抗氧化、耐磨、耐水、耐化學(xué)品等表面防護(hù)問題。但是，聚硅氮烷制備技術(shù)難度大，需要嚴(yán)格的工藝控制和條件控制，同時也需要較高的技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)，目前主要為國外領(lǐng)先材料企業(yè)進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，是典型的尖端新材料，國內(nèi)長期處于“卡脖子”狀態(tài)。

沈陽化工大學(xué)滕雅娣教授長期從事有機(jī)硅合成領(lǐng)域的研究，在SiCN陶瓷前驅(qū)體合成領(lǐng)域取得了一些突破，合成出聚硅氮烷樹脂系列產(chǎn)品，可用于制備聚合物衍生陶瓷（PDC），可用于制造樹脂基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料或金屬基復(fù)合材料（CMC或MMC），可用作陶瓷粘接劑或陶瓷界面層，其中一些已經(jīng)在某些領(lǐng)域獲得了應(yīng)用。敬請期待5月14日，CAC2023廣州國際先進(jìn)陶瓷展同期論壇。

粉體圈會務(wù)組

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