硅硼碳氮陶瓷,又称SiBCN陶瓷,是一种以硅、硼、碳、氮四种元素构成的非晶态亚稳结构陶瓷。由于引入了硼元素,SiBCN陶瓷在微观结构上易形成无定形结构,进而显著提高了材料的高温结构稳定性、抗氧化性能等。
SiBCN陶瓷具有优异的抗氧化性能、高温稳定性、抗腐蚀性、及高强度、低密度等特点,在高温吸波材料、热防护材料、高温电磁屏蔽、陶瓷基复合材料、耐高温涂层、胶粘剂领域具有广泛的应用前景。
常规SiBCN陶瓷可在1200-1600℃的空气环境中长期稳定服役,通过在纯SiBCN陶瓷中掺杂锆(Zr)、钽(Ta)、铪(Hf)等高熔点金属元素,可以进一步改善SiBCN陶瓷材料的高温综合性能,未来SiBCN陶瓷复合材料应用可拓展至先进核能、深空探测、高速隐身装备等高端场景。
SiBCN陶瓷制备工艺包括聚合物前驱体转化、机械合金化法、化学气相沉积法等,其中聚合物前驱体转化法是一种由高分子前驱体经交联、高温热解转化为陶瓷材料的制备技术,是目前SiBCN陶瓷的主流技术路线。
根据新思界产业研究中心发布的
《2026-2031年中国硅硼碳氮陶瓷(SiBCN陶瓷)行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,SiBCN陶瓷是热防护材料领域的研究热点,近年来,德国马普研究所、哈尔滨工业大学、中国科学院化学研究所、天津大学、上海硅酸盐研究所等国内外单位围绕SiBCN陶瓷前驱体的结构设计、合成工艺、性能研究及应用开展了大量工作。
其中中国科学院化学研究所罗永明、徐彩虹研究团队设计并合成了三(炔丙基胺基)硼烷,这是一种含炔基官能团的新型硼氮烷单体,将其与液态聚碳硅烷(VHPCS)通过硅氢加成反应交联,制备了一系列液态SiBCN陶瓷前驱体。
在产业化方面,淄博市临淄齐泉工贸有限公司建成了国内首条液态碳化硅(SiC)、氮化硅(SiN)、硅硼碳氮(SiBCN)前驱体百公斤级产业化生产线,打破了国际垄断;苏州图纳新材料科技有限公司掌握独有的聚合物陶瓷前驱体制备技术,产品品种包括HfC、TiO2、ZrO2、SiBCN等陶瓷前驱体和粉体。
新思界
行业分析人士表示,2026年9月,西安市科技技术局发布2026年度“揭榜挂帅”制科技项目立项清单,其中陕西德信祥特材科技有限公司的“面向超高温传感器的一体化SiBCN陶瓷敏感元件制备技术”项目由哈尔滨工业大学揭榜。随着相关研究深入、科技成果转化加快,SiBCN陶瓷产业规模将进一步扩大。
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