SiCN陶瓷,硅碳氮陶瓷,利用聚合物前驱体转化法制备得到一种非晶态陶瓷。
聚合物前驱体转化法,也称聚合物转化陶瓷技术,以有机高分子聚合物为前驱体,经高温裂解制备无机陶瓷,可以制备Si3N4等二元体系陶瓷、SiCN等三元体系陶瓷、SiBCN等四元体系陶瓷。
传统陶瓷制备采用粉末烧结法,将陶瓷粉末成型后高温烧结得到,在制备高性能陶瓷时,其烧结温度要求高,工艺难度大。与之相比,聚合物前驱体转化法制备瓷具有温度要求低、成分结构可控、可制备复杂形状材料、产品均匀且致密等优点。
SiCN陶瓷制备工艺流程包括前驱体制备、前驱体交联成型、前驱体高温裂解等环节。SiCN陶瓷前驱体主要包括聚硅氮烷、聚硅碳氮亚酰胺。由于制备工艺成熟,聚硅氮烷是较为常见的SiCN陶瓷前驱体。聚合物前驱体转化法制备得到的是SiCN非晶陶瓷,在超过裂解温度的更高温度条件下,SiCN非晶陶瓷可结晶生成SiC相、Si3N4相,形成SiC/Si3N4复相陶瓷。
航空航天产业技术飞速发展,隐形飞行器制造增多,为降低雷达暴露风险,高温吸波材料需求旺盛,SiCN陶瓷在此领域拥有应用潜力,但其电导率、复介电常数较低,性能需要进一步提升。SiCN陶瓷性能优化可以采用高温热处理、添加石墨烯/碳纳米管改性、添加单质纳米铜颗粒/铪元素复合等方法。
新思界
行业分析人士表示,我国SiCN陶瓷研究成果还在增多。2023年,中南大学团队合成了含铜单源先驱体,经交联固化以及高温热处理后制备出SiCuCN基纳米复相陶瓷,是一种低成本高温吸波新材料;2025年初,西北工业大学团队研发出一种新型聚合物转化SiHfCN高温吸波陶瓷,在航空航天等高科技领域具有广阔应用前景,研究成果发表于《无机材料学报》。
我国SiCN陶瓷相关研究机构还有南京信息工程大学、吉林大学、厦门大学、大连理工大学、中国科学院研究生院、中国科学院长春光机所等。