导读:本文包含了聚合物陶瓷先驱体论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:多孔PDCs,制备方法,增材制造技术,陶瓷前躯体分子设计
聚合物陶瓷先驱体论文文献综述
涂建勇,穆阳阳,许海龙,殷小玮,成来飞[1]（2019）在《聚合物先驱体转化法制备多孔陶瓷的研究进展》一文中研究指出聚合物转化陶瓷(polymer derived ceramics,PDCs)制备技术简单,烧结温度低,可设计性强,40年来得到了极大的发展。本文综述了多孔PDCs的研究进展,包括模板法、发泡法、冷冻铸造技术、增材制造技术等制备方法;此外,还对陶瓷前驱体如聚碳硅烷、聚硅氧烷、聚硅氮烷等分子侧链设计以调整陶瓷产物的组成、微结构、力学性能等的研究现状进行了综述;提出未来发展的方向是增材制造技术制备多孔PDCs及陶瓷前驱体分子层面的设计。(本文来源于《航空材料学报》期刊2019年04期）
赵婉瑜[2]（2018）在《聚合物先驱体陶瓷气凝胶的吸波性能调控及机理研究》一文中研究指出高性能吸波材料在降低电磁污染(民用)、提高武器装备生存能力(军用)等方面具有极其重要的科学意义和应用价值。然而,开发高温和腐蚀等恶劣环境下应用的高性能吸波材料(具有“宽、强、轻、薄”的特点)仍是亟待解决的科研难题。聚合物先驱体陶瓷(Polymer derived ceramics,PDCs)具有独特的成分、结构可设计性,优异的电/介电性能可调控性,良好的高温热稳定性和抗氧化/耐腐蚀性等特点,使其成为开发新型极端环境用吸波材料的重要候选材料之一。目前已有少量关于PDCs及其复合材料吸波性能的报道,但是,现有报道均是研究致密的PDCs块体材料的吸波性能,未见PDCs气凝胶及其复合材料吸波性能的报道。本文创新性的利用冷冻干燥技术制备聚合物先驱体陶瓷气凝胶(Polymer derived ceramics aerogels,PDCAs),通过化学成分和显微结构设计,实现电/介电性能和电磁波吸收性能的调控,研究成分-结构-性能关系,探究相关成分、结构调控机理和电磁波吸收机理。本文首先选用不同聚合物先驱体(聚硅氮烷,聚碳硅烷,聚硅氧烷)为原料,制备了不同成分的 PDCAs(PDCA-SiCN,PDCA-SiC,PDCA-SiOC),并以PDCA-SiCN为主要研究对象,通过合成温度,合成时间,溶剂比例,热解温度等重要工艺参数优化,实现对PDCAs的成分与结构调控,揭示PDCAs形成机理;再利用微波辅助催化法、反相微乳液法等设计制备具有多种成分、多级结构 SiCN 复合陶瓷气凝胶(PDCA-SiC/SiCN,PDCA-Fe/SiCN,PDCA-Co/SiCN),探讨其合成机理;最后,重点研究PDCAs及其复合陶瓷气凝胶的电磁波吸收性能,考察了多种成分、多级结构设计对其电磁波吸收性能的影响,深入探讨了工艺-成分-结构-性能关系,揭示了 PDCAs的电磁波吸收效应机理,为制备新型高效吸波材料提供科学依据和理论基础。主要研究结果和内容包括:(1)PDCAs的设计与制备及其成分、结构调控:以聚硅氮烷为陶瓷先驱体,二乙烯基苯为交联剂,环己烷为溶剂,经过凝胶化(合成温度150℃,合成时间20 h,溶剂比例90 vol%),冷冻干燥,高温热解(1000℃)制备出具有大量游离碳以及叁维(3D)立体网络结构的多孔SiCN陶瓷气凝胶(PDCA-SiCN),具有轻质(0.19g/cm3)、高比表面积(134.48 m2/g)、多级孔结构(2～100nm)等特点。其形成机理主要是利用聚合物先驱体Si-H键与二乙烯基苯C=C键之间的硅氢加成反应,在极稀溶液中形成凝胶网络;然后利用冷冻干燥技术,减小毛细管力,避免多孔结构坍塌,获得3D立体网络结构;最后通过高温热解实现有机向无机的转化,获得陶瓷气凝胶。同时,对先驱体种类、凝胶化和热解过程中的工艺参数进行设计,实现PDCAs的成分和结构调控。(2)PDCAs的电磁波吸收特性与机理:通过研究PDCAs的成分与结构调控对其电磁波吸收性能的影响,结果表明PDCAs的元素组成和结晶度,游离碳含量和石墨化程度,碳悬键含量,微观多孔结构以及与石蜡的质量比例,都是影响PDCAs电磁波吸收性能的主要因素。当先驱体为聚硅氮烷,溶剂比例为90 vol%,热解温度为1200℃,与石蜡的质量比为20:80,PDCA-SiCN的回波损耗(RL)最小值为-42.01 dB,有效吸收频带宽度和对应吸波涂层厚度分别为6.6 GHz和3.0 mm。由此可以看出PDCA-SiCN具有很强的电磁波吸收能力和较宽的有效吸收频带。其电磁波耗散机理主要介电损耗、导电损耗以及多重反射等。PDCAs具有独特的成分和微结构,其中非晶态SiCN基体可以提供介电损耗;均匀分散在非晶态基体中的游离碳可以提供电导损耗;碳悬键还可以作为缺陷在电磁场作用下产生极化弛豫而成为电磁波的耗散中心;以及在非晶基体和游离碳之间产生的界面极化效应对电磁波的吸收也有一定帮助。同时PDCAs特殊的3D立体网络结构,不仅可使电磁波发生多重反射、散射,延长电磁波的传播路径,耗散更多的能量,还可以调节电磁参数,提高电磁阻抗匹配性,为电磁耗散的提高提供必要条件,有利于扩宽电磁波的吸收频带。(3)SiCN复合陶瓷气凝胶的设计与电磁波吸收特性:为了进一步提高吸波性能,我们提出SiCN复合陶瓷气凝胶的设计,在PDCA-SiCN的基础上引入多种成分(Fe、Co)、多级结构(零维磁性颗粒、一维SiC纳米结构)而获得。通过添加二茂铁、醋酸钴,经高温热解生成磁性相形成多种成分复合;利用微波低温催化后处理生成一维SiC纳米结构形成多级结构复合,研究制备工艺对成分复合、结构复合的影响及其对电磁波吸收性能的影响,结果表明SiCN复合陶瓷气凝胶的物相组成和结晶度,游离碳的含量和石墨化程度,比表面积、孔结构及与石蜡的质量比例等因素对SiCN复合陶瓷气凝胶电磁波吸收性能具有明显影响。当吸波涂层厚度为2.0 mm,与石蜡的质量比为12:88时,微波后处理温度为600℃的PDCA-SiC/SiCN的RL最小值为-23.89 dB,有效吸收频带宽度为5.2 GHz;当吸波涂层厚度为2.5 mm,与石蜡的质量比为20:80时,二茂铁的添加量为20 wt%的PDCA-Fe/SiCN的RL最小值为-42.09 dB,有效吸收频带宽度为4.8 GHz。在2-40 GHz范围内,当吸波涂层厚度为1.6 mm,与石蜡的质量比为20:80时,醋酸钴浓度为0.5 mol/L的PDCA-Co/SiCN的RL最小值为-35.29 dB,有效吸收频带宽度为10.9 GHz。由此可见,SiCN复合陶瓷气凝胶具电磁波吸收能力强、有效吸波频带宽、吸波厚度薄,其主要原因在于SiCN陶瓷气凝胶提供了合适的介电损耗(界面极化,偶极子极化)和电导损耗以及提供了多重反射加强电磁波耗散能力;成分复合的磁性相Fe3Si或Co提供额外的共振损耗,结构复合形成的一维SiC纳米晶须/纤维,起到类“微天线”作用,不仅可以改善阻抗匹配性能还可以增强电导损耗,进而使SiCN复合气凝胶具有更加优异吸波性能。(4)吸波机理与吸波模型:根据PDCAs及其复合材料特殊的成分及结构特点,我们提出可能的吸波机理模型:以游离碳作为主要吸波剂包围在具有3D立体网络结构的非晶SiCN基体上,辅以零维磁性颗粒和一维SiC纳米结构,形成的一种多种成分、多级结构组成的复合材料。通过游离碳含量、有序度以及SiCN基体结晶度和磁性相的引入,实现成分的调控;通过零维磁性颗粒、一维SiC纳米结构以及叁维PDCAs气凝胶骨架形成的多级结构设计,实现结构的调控,提供多种电磁波耗散途径,并实现阻抗匹配以及电磁波吸收性能的调控,获得具有“宽、强、轻、薄”特性的新型吸波材料。(本文来源于《郑州大学》期刊2018-05-01）
赖舒忆[3]（2018）在《单源聚合物先驱体法制备SiC基纳米复相陶瓷及其性能研究》一文中研究指出当复合材料中各组分尺寸减小到纳米级时,能够大幅度提高材料的性能(如机械性能、导电性能等),因此,近年来纳米复合材料备受关注。目前,纳米复相陶瓷最合适的制备路线之一是聚合物先驱体转换陶瓷(PDC)法,此法可对纳米复相陶瓷的化学组成、相组成甚至是微结构进行调控以及设计。本文基于聚合物先驱体转换陶瓷法,在烯丙基超支化聚碳硅烷(AHPCS)中通过化学反应同时引入硼元素以及过渡金属对其进行改性,并对最终陶瓷的高温稳定性以及吸波性能进行了探究。本文对单源先驱体的制备、聚合物-陶瓷转换以及纳米复相陶瓷结晶、微结构、高温稳定性以及吸波性能进行了详细的探讨。主要的研究内容及结果如下:1、以AHPCS、吡啶硼烷(PB)以及钛酸四丁酯(TBT)为原料,通过“一釜法”反应制备出一系列不同Ti、B含量的ATP先驱体并经PDC法制得TiB2-TiC-SiC纳米复相陶瓷。研究表明:纳米复相陶瓷结构均匀,但由于氧含量较高致其高温退火热失重较大。值得一提的是,陶瓷表现出了一定的吸波潜力,其最低反射损耗系数达到-39dB,但有效带宽较窄。2、本章以AHPCS为SiC先驱体,叁乙胺硼烷(TEAB)为硼源,二氯二茂锆(Cp2ZrC12)为锆源,通过单源聚合物先驱体路径制得ZrC-ZrB2-SiC纳米复相陶瓷。研究表明:所制备的ABZ先驱体有较高的陶瓷产率,其1000℃陶瓷产率高达85wt%ZrC-ZrB2-SiC纳米复相陶瓷结构均匀,表现出较好的高温稳定性,1800℃退火2h后质量损失仅7.7wt%。陶瓷吸波性能仍然不佳。3、以AHPCS、二乙烯基苯(DVB)、PB、TBT为原料进行“一釜法”反应制得一系列不同DVB量改性的先驱体ATPD,并经PDC法制成富碳TiB2-TiC-SiC-C纳米复相陶瓷。研究表明:DVB的引入一定程度减少了陶瓷的热失重。微结构表明,纳米复相陶瓷结构均匀,有序纳米碳相均匀大量地分布在陶瓷中,可能在陶瓷中构建了导电网络结构。DVB的引入很好地提高了陶瓷的吸波性能,体系最宽有效吸波频段达到4.54GHz,最小反射损耗系数达到-55dB。(本文来源于《厦门大学》期刊2018-05-01）
马超[4]（2018）在《SiAlCN聚合物先驱体陶瓷的电性能及温度传感特性研究》一文中研究指出高温、强氧化/腐蚀等极端环境(如涡轮发动机燃烧室、核反应堆等)的温度测量与实时监控,具有极其重要的意义,同时也具有极大的挑战性。聚合物先驱体陶瓷(Polymer-derived Ceramic,PDC)以其优异的高温稳定性、高温半导体特性(远高于SiC)、良好的抗氧化/腐蚀性以及易近成型等特性,成为制备高温极端环境温度传感器的理想候选材料。但是,关于PDC电性能的研究还不是很成熟,尤其是SiAlCN陶瓷的导电性能及导电机理的研究非常有限,而电性能研究恰恰是设计PDC传感器的基础,因此,具有极其重要的科学意义。本文以聚硅氮烷(PSN)陶瓷前驱体、仲丁醇铝(ASB)为Al源以及过氧化二异丙苯(DP)为固化剂,利用低温热解聚合物直接转化为陶瓷的方法,获得SiAlCN聚合物先驱体陶瓷。通过元素分析、XRD、Raman、XPS等对材料的物相组成、结构变化进行分析表征;利用直流电导、交流电导、交流阻抗等对其电学性能进行研究,探究结构与电性能关系,阐明导电机理。并在此基础上,设计和制备了SiAlCN聚合物先驱体陶瓷温度传感器,测试了其传感性能表现。此外,也对SiAlCN陶瓷的介电性能做了一定的探索,为后续开发无线传感器提供一定的基础依据。研究结果表明:首先,SiAlCN聚合物先驱体陶瓷主要由无定型SiAlCN基体相和自由碳相组成,XRD的分析表明SiAlCN先驱体陶瓷具有典型的非晶态结构和良好的高温抗结晶特性;Raman和XPS的结果证明,随着热解温度的升高,陶瓷内部结构重新排列,自由碳相有序度逐渐提高,其结构由sp~3杂化向sp~2杂化转变。对电性能的研究发现,随着热解温度的升高,直流电导率逐渐增加(由1.19E-8到1.50E-3),利用阿伦尼乌兹方程拟合得到其激活能为5.15 eV,与其它体系聚合物陶瓷研究得到的激活能不同,通过交流阻抗分析发现Al的加入降低了自由碳相对温度的敏感度,从而使非晶SiAlCN基体在导电过程中占主导地位。其次,不同测试温度下样品的阻抗和电导模量分析结果表明,SiAlCN聚合物先驱体陶瓷具有典型的NTC特性,修正后的电导率和电导模量完全重合在一起,说明SiAlCN陶瓷遵循同一个导电机理,通过σ_0与成线性关系确定其导电机理是带尾态跳跃(BTH)。此外,对介电性能的研究发现,随着温度的升高,SiAlCN陶瓷的介电常数逐渐增加,损耗由介电损耗向电导损耗转变,样品内部发生的主要极化是界面极化和德拜极化;对样品施加不同压力发现,样品具有良好的压阻特性和压力-介电性能,证明SiAlCN陶瓷同样具有制备压力传感器的潜力。最后,成功设计并制备出SiAlCN先驱体陶瓷温度传感器,通过Labview和惠斯通电桥搭建的测试系统对传感性能进行测试,结果显示该温度传感器在60次循环后仍然具有良好的重复性、灵敏度高、响应速率快(比K型热电偶快4倍左右),并能在1000 ~oC高温环境下长时间稳定工作,为后续无线温度传感器的研发奠定基础。(本文来源于《郑州大学》期刊2018-05-01）
裴亚星[5]（2017）在《单源聚合物先驱体法制备SiC基超高温纳米复相陶瓷》一文中研究指出TiB2和TiC陶瓷因具有高强度、高熔点、高导电率和低密度等优异的性能而成为能在高温、反应气氛、机械热载荷和磨损等组成的极端环境中使用的理想材料。在飞机推进系统、航天器热防护和高温高性能发动机领域有这巨大的吸引力。然而TiB2和TiC单一材料和其他陶瓷一样具有较低的韧性和可烧结性,且在有氧环境中稳定性差。添加SiC制备超高温复相陶瓷如:MB2/SiC和MC/SiC(M=Ti,Zr,Hf)等会获得更好的综合性能,如较高的强度和优异的抗氧化性。而对复相陶瓷微结构和高温性能方面的研究,仍需进一步的探索。本文基于单源先驱体转化法,以含烯丙基的超支化聚碳硅烷(AHPCS)为原料,通过掺杂含异质元素(钛、硼)的化合物,并对其进行交联和高温热解得到含钛的SiC复相陶瓷。结合一系列表征方法对其进行了合成机理和高温性能的研究,深入探究了交联条件、掺杂、热解条件和退火温度等工艺对SiC复相陶瓷的高温性能和微结构演变的影响。研究结果为单源先驱体法制备MB2/SiC和MC/SiC(M=Ti,Zr,Hf)纳米复相陶瓷提供了依据。主要的研究内容及结果如下:1、在AHPCS中引入2种不同交联剂(四氯化钛、钛酸丁酯),对比研究两种交联剂对先驱体交联反应和陶瓷微结构的影响。结果表明:TiC14和Ti(OBu)4的引入促进了交联反应,提高了先驱体的交联度。陶瓷的结晶行为方面:TiC14的引入促进了陶瓷产物中β-SiC的结晶,而Ti(OBu)4的引入却抑制了陶瓷产物中β-SiC的结晶。最终陶瓷的化学组成可以通过改变四氯化钛和钛酸丁酯的投料比进行调控。2、在AHPCS中引入钛酸丁酯的基础上,通过添加不同的硼烷络合物制备得到含硼、钛的超支化聚碳硅烷。研究表明:硼烷的引入有利于提高最终的陶瓷产率。在1400℃热解的陶瓷存在β-SiC、TiB2、TiC的结晶。异质元素(钛、硼)的引入抑制了 SiC的结晶。以吡啶硼烷为硼源,最终的陶瓷产物中的TiB2含量相对较高。以叁乙胺硼烷为硼源,最终陶瓷产物在1500℃以上的高温稳定性较好。3、以二氯二茂钛(Cp2TiCl2)为钛源,叁乙胺硼烷(TEAB)为硼源,与AHPCS的活性基团(Si-H、C=C)反应,并经交联、热解在1400℃下成功制备出了 TiC-TiB2-SiC纳米复相陶瓷。制备的单源聚合物先驱体FT-IR表征表明:硼和钛元素通过硼氢化反应(C=C/B-H)和脱HC1反应(Si-H/Cp2TiCl2)成功引入到AHPCS的主链上。其次通过FT-IR、XRD和元素分析等研究了单源聚合物的结构演变,陶瓷的相组成和化学成分。在1600℃和和1800℃的高温下,TiC-TiB2-SiC纳米复相陶瓷表现出较好的高温稳定性。在高倍TEM图中再次证实陶瓷是由纳米尺度的β-SiC,TiC和TiB2组成。同时本文打开了一条单源聚合物先驱体法制备SiC-MC-MB2(M=Ti,Zr,Hf)纳米复相陶瓷合成路线。(本文来源于《厦门大学》期刊2017-06-30）
杨乐,陈晶玲,钟丽娜,雷廷平,余兆菊[6]（2017）在《单源聚合物先驱体法制备SiC基复相陶瓷的研究进展》一文中研究指出在碳化硅(SiC)陶瓷中引入异质元素可赋予其更优异的性能,如良好的热稳定性和独特的电磁性能。采用单源聚合物先驱体法制备陶瓷,通过合成不同结构的单源聚合物先驱体,可在原子尺度设计、调控陶瓷的组成和微结构等方面,达到优化陶瓷性能的目的。根据近年来的研究成果,介绍了单源聚合物先驱体制备Si-B-C、Si-M-C(M=Ti,Zr,Hf)和Si-M-C(M=Fe,Ni)复相陶瓷的研究动态,并展望了其今后的发展趋势。(本文来源于《中国陶瓷》期刊2017年06期）
郭静霞[7]（2017）在《聚合物先驱体陶瓷法制备SiC/Si_3N_4纳米复合材料及其力学性能研究》一文中研究指出SiC/Si_3N_4陶瓷复合材料具有非常优越的室温和高温机械性能,在航空航天发动机热端部件、尾喷管以及核反应堆新型冷却管等方面具有重要应用价值。众所周知,复合材料的显微结构、致密度以及均匀性等对其综合性能有很大影响。传统的粉末冶金和高温烧结方法易导致晶粒异常长大、结构均匀性差、致密度低等问题。因此,急需一种新的方法制备高性能的SiC/Si_3N_4陶瓷复合材料。本论文结合聚合物先驱体陶瓷法和放电等离子体烧结法来制备SiC/Si_3N_4陶瓷复合材料。聚合物先驱体陶瓷是利用热解液态先驱体获得的非晶态新型陶瓷,具有成分均一,且可以在原子/分子尺度进行调控等特点。以先驱体聚氮硅烷为原料,低温热解获得SiCN/SiAlCN先驱体陶瓷非晶粉体,采用放电等离子烧结制备出SiC/Si_3N_4纳米复合材料。主要研究烧结温度和Al含量对复合材料的致密化行为、物相组成、微观结构和室温力学性能的影响。根据烧结曲线分析烧结行为;采用阿基米德法测量复合材料的密度;通过XRD和Raman等手段分别研究复合材料的相组成和微结构;利用SEM和HRTEM(包括EDS)等技术获得复合材料的显微结构、元素分布等信息;采用纳米压痕法测试复合材料的硬度、弹性模量以及室温蠕变性能等力学性能,研究结果表明:(1)复合材料的致密化过程分为缓慢致密化、快速致密化和平稳致密化叁个阶段。升高烧结温度和增加Al含量有利于促进致密化。复合材料的密度随着烧结温度的升高而升高,由2.43增加到3.05 g/cm3;随Al含量的增加出现先降低后升高的趋势,由3.11下降到2.78后又增加至2.97g/cm3。(2)复合材料的主晶相是SiC和Si_3N_4。此外还有少量的Si2N2O,Si和无定型C;同时随烧结温度的升高,结晶度提高,A15-1750结晶最完全。此外,随着烧结温度的升高,碳的有序度和碳区尺寸均增加。N与掺杂的Al通过N-Al键形成多配位结构单元起固氮作用。随Al含量的增加,固氮能力增强,Si_3N_4的相对峰强增加;同时,随着Al含量的增加,碳的有序度下降,碳区尺寸减小。α-SiC的生成温度被降低到1650°C。发现A0-1700中Si2N2O、部分Si_3N_4以及A15-1750中的部分Si_3N_4分解生产少量的Si。(3)复合材料的致密度和晶粒尺寸随烧结温度的升高而增加;随着Al含量增加先减小后增加。A5-1700的平均晶粒尺寸最小;A0-1700平均晶粒尺寸最大。HRTEM及面扫描结果显示:A0-1700中SiC量多Si_3N_4量少,出现成分偏析,O主要分布在晶界区域,而同样烧结温度含Al的复合材料中Si_3N_4与SiC相间出现,分布均匀,Al与O弥散分布,当Al含量增加时,Al逐渐向富N区域扩散。(4)复合材料的硬度随烧结温度的升高而增大,由14.16±0.64 GPa增加至25.38±1.02 GPa;弹性模量从146.14±9.06 GPa增加到367.91±8.55 GPa。随着Al含量的增加,硬度和弹性模量均出现先减小后增大的趋势。A0-1700的室温蠕变行为对加载载荷、加载速率、保载时间皆有明显的依赖性。应力指数随加载载荷的增加,由60.9416增加到95.2689;随加载速率的增加,由77.3542降至57.4715;随保载时间的延长,由32.4264降至7.9367。根据文献可知,应力指数(>3)表明A0-1700的蠕变机制以位错滑移为主。与SiCO和SiCN陶瓷相比,本论文制备的复合材料具有更好的抗室温蠕变性能。(本文来源于《郑州大学》期刊2017-04-01）
张千策[8]（2016）在《新型含锆聚合物先驱体的合成及其陶瓷制备研究》一文中研究指出Zr/Si/C陶瓷可在空气中生成致密的ZrO_2/SiO_2复相氧化层,因而具有卓越的抗氧化性能和耐高温性能。先驱体转化法是制备Zr/Si/C陶瓷的有效手段,烧成温度低,可灵活制作形状特殊的陶瓷。本文利用二茂锆类化合物锂化后的高活性,在常温常压下直接与氯硅烷单体反应得到含锆聚合物,可作为单源先驱体制备Zr/Si/C陶瓷。先驱体具有良好的可加工性,结合乳液成型法和牺牲模板法,可制备具有电磁吸波性能和耐高温性能的陶瓷微球或泡沫陶瓷。主要研究工作包括以下几部分:首先,对二甲基二茂锆进行锂化,借助其高活性分别与二甲基二氯硅烷、甲基叁氯硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷单体反应,常温常压下得到聚合物PZS-1、PZS-2、PZS-3。通过TG、TG-FTIR、TG-GC-MS分析表明,叁种聚合物在800℃氮气中陶瓷产率为77.14%~55.91%,在氦气中为78.55%~57.26%,其无机化过程可分为两个阶段:室温到400℃,主要是水的挥发,以及甲基、硅甲基、乙烯基从主链上脱除而形成各类烷烃、烯烃的逸出;450℃到700℃,主要是环戊二烯基从主链上脱除,并分解生成乙烯。利用XRD、SEM、EDS研究转化得到的陶瓷在1000~2000℃的高温行为,结果表明,叁种含锆先驱体在1000℃均可转化为含Zr、Si、C、O元素的陶瓷。在1000~1600℃陶瓷样品中晶体主要是SiO_2、ZrO_2、ZrSiO_4等含氧晶体。1600℃以上时,陶瓷经历碳热还原生成六边形碳化锆晶核,并按“台阶生长机制”生长。在2000℃的高温中,叁种先驱体转化的陶瓷中晶体完全变为高结晶度的ZrC。锆元素在1000~2000℃始终为最主要元素,硅含量随着SiO_2、ZrSiO_4的分解逐渐减少但始终存在,氧含量逐渐减少至几乎完全消失,最终陶瓷产物为Zr/C/Si陶瓷。利用PZS-3可加工性,在1000℃成功制备了陶瓷微球,具有高达34dB的最大电磁波吸收量,在高温电磁波吸收材料领域具有广阔的应用前景。然后,通过对价格更经济的二氯二茂锆进行锂化,并分别与二甲基二氯硅烷、甲基叁氯硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷单体反应,常温常压下得到含锆聚合物PZS-a、PZS-b、PZS-c。通过TG、TG-FTIR、TG-GC-MS、XRD分析发现,制备得到的含锆先驱体在800℃氮气中的陶瓷产率为80.93%~67.53%,在氦气中为80.69%~66.29%,其裂解可分为两个阶段:室温到300℃,主要是茂环从主链上脱除生成环戊二烯;300℃到800℃:环戊二烯基几乎完全分解成丙炔、丙烯、丙烷、丁烯等小分子,遗留成分转变为无机陶瓷。利用XRD、SEM、EDS研究转化得到的陶瓷在1000~2000℃的高温行为,结果表明,叁种含锆先驱体在1000℃均可转化得到含有Zr、Si、C、O元素的陶瓷,而且其在1000~2000℃温度范围内的结晶变化规律与由二甲基二茂锆出发得到的陶瓷类似。利用PZS-c良好的可加工性,可通过乳液法制备陶瓷微球。1000℃烧成的陶瓷微球球形度好,在1800℃处理过的产物依然保持球形。另外,以PZS-c为先驱体,通过牺牲模板法,在1000℃制备出了含有叁维网络结构的介孔泡沫陶瓷,其泡沫结构在高达1800℃的高温处理后仍可保持。该泡沫陶瓷由SiO_2、ZrO_2晶体及非晶相ZrSiCO组成,这种陶瓷具有高达39dB的电磁波最大吸收量,吸波频率在15GHz到4GHz范围连续可调,密度低至1.66g/cm~3,可用作轻质耐高温电磁波吸收材料、高温催化剂载体或高温气体过滤器等。(本文来源于《国防科学技术大学》期刊2016-11-01）
郭静霞,邵刚,赵婉瑜,彭文峰,马超[9]（2016）在《旋涂法制备聚合物先驱体陶瓷环境涂层工艺研究》一文中研究指出聚合物先驱体陶瓷法是最近几十年发展起来的一种新型的陶瓷材料制备方法。它不仅能制备涂层、纤维、MEMS、块体陶瓷等,而且所得陶瓷的抗氧化腐蚀和耐高温性能优越。本文采用聚合物先驱体陶瓷法和旋涂法相结合的方法,以液态先驱体SiCN为原料,以微米SiC为惰性填料在304钢板上制备陶瓷涂层。重点探究旋涂速率、涂覆层数、填料含量、溶液浓度对涂层厚度、涂层质量及抗氧化性能的影响并采用光学显微镜对涂层的形貌进行表征。结果表明:随着旋涂速率和稀释浓度的增加,涂层厚度减少,旋涂速度为2000r/min,THF为15wt.%时涂覆效果较好;随着旋涂层数和填料含量的增加,涂层厚度增加,二者有相互牵制关系即填料含量较大时涂覆层数少的涂层效果好。涂层对钢基体的抗氧化保护作用显着,这是因为涂层致密无裂纹能阻止氧的进一步扩散。(本文来源于《第十九届全国高技术陶瓷学术年会摘要集》期刊2016-10-11）
邵刚,马超,彭文峰,郭静霞,赵婉瑜[10]（2016）在《高温极端环境用聚合物先驱体陶瓷微传感器》一文中研究指出航空航天用涡轮发动机、核反应堆、煤炭气化等恶劣环境(高温、高压、腐蚀)的温度、压力等参数监测不仅可以改善设计、提高效率还可以在线监测,具有重要意义。但是,现有传感器基本都不能在上述恶劣条件下工作。本次报告分享了能够满足高温、高压、强腐蚀等恶劣条件下工作的新型传感器——聚合物先驱体陶瓷微传感器。该传感器是由聚合物先驱体陶瓷制备而成,充分利用了聚合物先驱体陶瓷优越的高温热稳定性(>2000℃)、高温半导体性(高达1300℃)以及突出的易成型性。本报告将通过几个典型的例子,展示聚合物先驱体陶瓷高温微传感器良好的温度-电阻相应特性、便捷的可加工性以及优异的稳定性,证明该传感器在航空航天涡轮发动机等恶劣条件下应用的巨大潜力。(本文来源于《第十九届全国高技术陶瓷学术年会摘要集》期刊2016-10-11）
聚合物陶瓷先驱体论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
高性能吸波材料在降低电磁污染(民用)、提高武器装备生存能力(军用)等方面具有极其重要的科学意义和应用价值。然而,开发高温和腐蚀等恶劣环境下应用的高性能吸波材料(具有“宽、强、轻、薄”的特点)仍是亟待解决的科研难题。聚合物先驱体陶瓷(Polymer derived ceramics,PDCs)具有独特的成分、结构可设计性,优异的电/介电性能可调控性,良好的高温热稳定性和抗氧化/耐腐蚀性等特点,使其成为开发新型极端环境用吸波材料的重要候选材料之一。目前已有少量关于PDCs及其复合材料吸波性能的报道,但是,现有报道均是研究致密的PDCs块体材料的吸波性能,未见PDCs气凝胶及其复合材料吸波性能的报道。本文创新性的利用冷冻干燥技术制备聚合物先驱体陶瓷气凝胶(Polymer derived ceramics aerogels,PDCAs),通过化学成分和显微结构设计,实现电/介电性能和电磁波吸收性能的调控,研究成分-结构-性能关系,探究相关成分、结构调控机理和电磁波吸收机理。本文首先选用不同聚合物先驱体(聚硅氮烷,聚碳硅烷,聚硅氧烷)为原料,制备了不同成分的 PDCAs(PDCA-SiCN,PDCA-SiC,PDCA-SiOC),并以PDCA-SiCN为主要研究对象,通过合成温度,合成时间,溶剂比例,热解温度等重要工艺参数优化,实现对PDCAs的成分与结构调控,揭示PDCAs形成机理;再利用微波辅助催化法、反相微乳液法等设计制备具有多种成分、多级结构 SiCN 复合陶瓷气凝胶(PDCA-SiC/SiCN,PDCA-Fe/SiCN,PDCA-Co/SiCN),探讨其合成机理;最后,重点研究PDCAs及其复合陶瓷气凝胶的电磁波吸收性能,考察了多种成分、多级结构设计对其电磁波吸收性能的影响,深入探讨了工艺-成分-结构-性能关系,揭示了 PDCAs的电磁波吸收效应机理,为制备新型高效吸波材料提供科学依据和理论基础。主要研究结果和内容包括:(1)PDCAs的设计与制备及其成分、结构调控:以聚硅氮烷为陶瓷先驱体,二乙烯基苯为交联剂,环己烷为溶剂,经过凝胶化(合成温度150℃,合成时间20 h,溶剂比例90 vol%),冷冻干燥,高温热解(1000℃)制备出具有大量游离碳以及叁维(3D)立体网络结构的多孔SiCN陶瓷气凝胶(PDCA-SiCN),具有轻质(0.19g/cm3)、高比表面积(134.48 m2/g)、多级孔结构(2～100nm)等特点。其形成机理主要是利用聚合物先驱体Si-H键与二乙烯基苯C=C键之间的硅氢加成反应,在极稀溶液中形成凝胶网络;然后利用冷冻干燥技术,减小毛细管力,避免多孔结构坍塌,获得3D立体网络结构;最后通过高温热解实现有机向无机的转化,获得陶瓷气凝胶。同时,对先驱体种类、凝胶化和热解过程中的工艺参数进行设计,实现PDCAs的成分和结构调控。(2)PDCAs的电磁波吸收特性与机理:通过研究PDCAs的成分与结构调控对其电磁波吸收性能的影响,结果表明PDCAs的元素组成和结晶度,游离碳含量和石墨化程度,碳悬键含量,微观多孔结构以及与石蜡的质量比例,都是影响PDCAs电磁波吸收性能的主要因素。当先驱体为聚硅氮烷,溶剂比例为90 vol%,热解温度为1200℃,与石蜡的质量比为20:80,PDCA-SiCN的回波损耗(RL)最小值为-42.01 dB,有效吸收频带宽度和对应吸波涂层厚度分别为6.6 GHz和3.0 mm。由此可以看出PDCA-SiCN具有很强的电磁波吸收能力和较宽的有效吸收频带。其电磁波耗散机理主要介电损耗、导电损耗以及多重反射等。PDCAs具有独特的成分和微结构,其中非晶态SiCN基体可以提供介电损耗;均匀分散在非晶态基体中的游离碳可以提供电导损耗;碳悬键还可以作为缺陷在电磁场作用下产生极化弛豫而成为电磁波的耗散中心;以及在非晶基体和游离碳之间产生的界面极化效应对电磁波的吸收也有一定帮助。同时PDCAs特殊的3D立体网络结构,不仅可使电磁波发生多重反射、散射,延长电磁波的传播路径,耗散更多的能量,还可以调节电磁参数,提高电磁阻抗匹配性,为电磁耗散的提高提供必要条件,有利于扩宽电磁波的吸收频带。(3)SiCN复合陶瓷气凝胶的设计与电磁波吸收特性:为了进一步提高吸波性能,我们提出SiCN复合陶瓷气凝胶的设计,在PDCA-SiCN的基础上引入多种成分(Fe、Co)、多级结构(零维磁性颗粒、一维SiC纳米结构)而获得。通过添加二茂铁、醋酸钴,经高温热解生成磁性相形成多种成分复合;利用微波低温催化后处理生成一维SiC纳米结构形成多级结构复合,研究制备工艺对成分复合、结构复合的影响及其对电磁波吸收性能的影响,结果表明SiCN复合陶瓷气凝胶的物相组成和结晶度,游离碳的含量和石墨化程度,比表面积、孔结构及与石蜡的质量比例等因素对SiCN复合陶瓷气凝胶电磁波吸收性能具有明显影响。当吸波涂层厚度为2.0 mm,与石蜡的质量比为12:88时,微波后处理温度为600℃的PDCA-SiC/SiCN的RL最小值为-23.89 dB,有效吸收频带宽度为5.2 GHz;当吸波涂层厚度为2.5 mm,与石蜡的质量比为20:80时,二茂铁的添加量为20 wt%的PDCA-Fe/SiCN的RL最小值为-42.09 dB,有效吸收频带宽度为4.8 GHz。在2-40 GHz范围内,当吸波涂层厚度为1.6 mm,与石蜡的质量比为20:80时,醋酸钴浓度为0.5 mol/L的PDCA-Co/SiCN的RL最小值为-35.29 dB,有效吸收频带宽度为10.9 GHz。由此可见,SiCN复合陶瓷气凝胶具电磁波吸收能力强、有效吸波频带宽、吸波厚度薄,其主要原因在于SiCN陶瓷气凝胶提供了合适的介电损耗(界面极化,偶极子极化)和电导损耗以及提供了多重反射加强电磁波耗散能力;成分复合的磁性相Fe3Si或Co提供额外的共振损耗,结构复合形成的一维SiC纳米晶须/纤维,起到类“微天线”作用,不仅可以改善阻抗匹配性能还可以增强电导损耗,进而使SiCN复合气凝胶具有更加优异吸波性能。(4)吸波机理与吸波模型:根据PDCAs及其复合材料特殊的成分及结构特点,我们提出可能的吸波机理模型:以游离碳作为主要吸波剂包围在具有3D立体网络结构的非晶SiCN基体上,辅以零维磁性颗粒和一维SiC纳米结构,形成的一种多种成分、多级结构组成的复合材料。通过游离碳含量、有序度以及SiCN基体结晶度和磁性相的引入,实现成分的调控;通过零维磁性颗粒、一维SiC纳米结构以及叁维PDCAs气凝胶骨架形成的多级结构设计,实现结构的调控,提供多种电磁波耗散途径,并实现阻抗匹配以及电磁波吸收性能的调控,获得具有“宽、强、轻、薄”特性的新型吸波材料。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
聚合物陶瓷先驱体论文参考文献
[1].涂建勇,穆阳阳,许海龙,殷小玮,成来飞.聚合物先驱体转化法制备多孔陶瓷的研究进展[J].航空材料学报.2019
[2].赵婉瑜.聚合物先驱体陶瓷气凝胶的吸波性能调控及机理研究[D].郑州大学.2018
[3].赖舒忆.单源聚合物先驱体法制备SiC基纳米复相陶瓷及其性能研究[D].厦门大学.2018
[4].马超.SiAlCN聚合物先驱体陶瓷的电性能及温度传感特性研究[D].郑州大学.2018
[5].裴亚星.单源聚合物先驱体法制备SiC基超高温纳米复相陶瓷[D].厦门大学.2017
[6].杨乐,陈晶玲,钟丽娜,雷廷平,余兆菊.单源聚合物先驱体法制备SiC基复相陶瓷的研究进展[J].中国陶瓷.2017
[7].郭静霞.聚合物先驱体陶瓷法制备SiC/Si_3N_4纳米复合材料及其力学性能研究[D].郑州大学.2017
[8].张千策.新型含锆聚合物先驱体的合成及其陶瓷制备研究[D].国防科学技术大学.2016
[9].郭静霞,邵刚,赵婉瑜,彭文峰,马超.旋涂法制备聚合物先驱体陶瓷环境涂层工艺研究[C].第十九届全国高技术陶瓷学术年会摘要集.2016
[10].邵刚,马超,彭文峰,郭静霞,赵婉瑜.高温极端环境用聚合物先驱体陶瓷微传感器[C].第十九届全国高技术陶瓷学术年会摘要集.2016