北京船舶材料陶瓷前驅體纖維

從電磁屏蔽材料和復雜結構部件制造這兩個方面來說，以聚碳硅烷 / 烯丙基酚醛（PCS/APR）為聚合物陶瓷前驅體，制備的多層 SiC/CNT 復合膜，在有 50μm 的厚度下，具有高達 73dB 的電磁屏蔽效能。燒蝕實驗表明，復合膜成功克服了碳納米管膜易被燒蝕氧化的特點，且在燒蝕后，仍然具有 30dB 電磁屏蔽效能，滿足電磁屏蔽材料的屏蔽效能商用標準。陶瓷增材制造技術通常采用陶瓷前驅體為原料，通過光固化等增材制造技術得到具有復雜精細結構的陶瓷坯體，再經過脫脂、燒結等工藝，得到精密陶瓷部件。光固化陶瓷 3D 打印技術可以制造出既輕又強的部件，還能實現復雜結構的制造，為設計師提供了更大的自由度。研究陶瓷前驅體的降解行為對于其在環境友好型材料中的應用具有重要意義。北京船舶材料陶瓷前驅體纖維

通過選擇和設計合適的前驅體，可以精確控制陶瓷材料的化學成分和微觀結構。例如，在制備碳化硅（SiC）陶瓷時，聚碳硅烷（PCS）是一種常用的陶瓷前驅體。通過調整 PCS 的分子結構和組成，可以實現對 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。陶瓷前驅體可以制備出高硬度、高溫穩定性、化學穩定性、絕緣性、耐磨性等優異性能的先進陶瓷材料。如利用陶瓷前驅體制備的氮化硼陶瓷，具有密度小、熔點高、高溫力學性能好、介電性能優良等特點。陶瓷前驅體在高溫裂解過程中，能夠形成均勻的陶瓷相，減少陶瓷中的缺陷和雜質，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，金屬醇鹽等前驅體通過水解和縮聚反應，形成均勻的溶膠或凝膠，再經過高溫燒結，可得到微觀結構均勻的陶瓷材料。北京船舶材料陶瓷前驅體纖維陶瓷前驅體的比表面積和孔徑分布可以通過氮氣吸附 - 脫附實驗來測定。

陶瓷前驅體在能源領域的具體應用案例：一、太陽能電池領域：在鈣鈦礦太陽能電池中，陶瓷前驅體可以用于制備鈣鈦礦材料。通過溶液法或氣相沉積法，將含有鉛、碘、甲胺等元素的陶瓷前驅體轉化為具有優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、長載流子擴散長度和合適的禁帶寬度，能夠有效提高太陽能電池的光電轉換效率。二、催化領域：浙江大學機械 306 實驗室錢森煜碩士生基于墨水直寫式打印，研制了一款具有聚甲基丙烯酸甲酯微球的陶瓷前驅體打印墨水，通過打印和燒結，制備了具有二級孔隙的多孔 SiC 陶瓷，并將其運用于甲醇重整制氫載體，以提高微反應器的氫氣產量。在 280°C 的溫度和 30000ml?g-1?h-1 的空速下，其甲醇轉化率和產氫量分別可達 90.95% 和 44.96ml/min。

常見的陶瓷前驅體主要包括聚合物前驅體、金屬有機前驅體和溶膠 - 凝膠前驅體等，其中聚合物前驅體包含下述幾項：①聚碳硅烷：結構中含有硅原子和碳原子相間成鍵，熱解后能得到 SiC 陶瓷。應用于納米陶瓷微粉、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、開環聚合法、縮聚合成法和硅氫加成法等。②聚硅氮烷：結構以 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、航天等領域應用較多。③聚硼氮烷：結構中以 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、熔點高、高溫力學性能好、介電性能優良、具有潤滑性等特點，是飛行器透波結構件的推薦材料。④元素摻雜的陶瓷前驅體：含鈦、鋯、鉿、鋁、鈮、鉬等異質元素，可解決陶瓷功能單一化的問題，能制備出難熔金屬碳化物、硼化物和氮化物。
納米級的陶瓷前驅體顆粒有助于提高陶瓷材料的致密性和強度。

溶膠 - 凝膠法是一種常用的陶瓷前驅體制備方法。如制備氧化鋯陶瓷前驅體，可將鋯的醇鹽（如四丁氧基鋯）溶解在有機溶劑（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），使鋯醇鹽發生水解和縮聚反應，生成氧化鋯溶膠。經過陳化、干燥等處理后，得到氧化鋯陶瓷前驅體粉末。以聚碳硅烷制備碳化硅陶瓷前驅體為例，首先通過硅烷（如甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷等）的水解和縮聚反應，合成含有硅 - 碳鍵的聚合物聚碳硅烷。然后將聚碳硅烷進行高溫裂解，在裂解過程中，聚合物發生結構重排和化學鍵的斷裂與重組，轉化為碳化硅陶瓷。在這個過程中，可以通過調節原料的比例、反應條件等，控制聚碳硅烷的分子結構和性能，從而影響碳化硅陶瓷的質量和性能。
陶瓷前驅體轉化法制備的碳化硼陶瓷具有高硬度和低密度的特點，是一種理想的防彈材料。浙江耐高溫陶瓷前驅體纖維

國家出臺了一系列政策支持陶瓷前驅體相關產業的發展。北京船舶材料陶瓷前驅體纖維

聚合物前驅體法是一種制備高性能陶瓷和陶瓷復合材料的方法。其具有以下優點：可設計性強：可以通過對聚合物分子結構的設計，精確控制陶瓷材①料的化學組成、微觀結構和性能。例如，通過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、陶瓷涂層和三維復雜結構陶瓷等。與傳統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：通常在相對較低的溫度下進行熱分解反應，即可將聚合物前驅體轉化為陶瓷材料，避免了傳統陶瓷制備方法中高溫燒結過程可能帶來的晶粒長大、缺陷增多等問題，有利于制備高性能陶瓷材料。④均勻性好：聚合物前驅體在制備過程中可以實現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構和成分分布，從而提高材料的性能穩定性和可靠性。⑤可引入多種元素：容易在聚合物前驅體中引入各種功能性元素，如金屬元素、稀土元素等，從而實現對陶瓷材料性能的進一步調控，制備出具有特殊性能的陶瓷復合材料。北京船舶材料陶瓷前驅體纖維