基于双硅氧烷先驱体制备的氧化硅基气凝胶研究进展

气凝胶材料具有高比表面积、高孔隙率、低密度、低热导率和高透过率等特性,在隔热、隔声和光学等领域具有广泛的应用前景。但该类材料纤细骨架构成的多孔结构所呈现的高脆性是限制其应用的主要因素。本文依据硅氧烷先驱体含有不可水解基团数量的特征,综述了采用全水解双先驱体、全/部分水解双先驱体和部分水解双先驱体等三类采用双硅氧烷先驱体制备气凝胶材料的研究现状,分析了这三类气凝胶所呈现出的组织结构特征及其在力学、热学、光学和疏水性等方面的性能特点。通过对硅氧烷先驱体类型的选择和组合,可以设计气凝胶材料的组织结构与性能,为改善气凝胶材料的力学行为提出了新思路。

激光裂解钛酸酯改性聚硅氧烷制备陶瓷涂层

为了解决先驱体转化陶瓷法中金属粉末活性填料在制备陶瓷涂层中分散不均的问题,采用激光裂解钛酸四丁酯改性聚二甲基硅氧烷法在金属基体表面制备陶瓷涂层,通过电子显微镜、X射线衍射和X射线光电子能谱等手段,取得了涂层表面并分析了激光裂解钛酸四丁酯改性聚二甲基硅氧烷生成物的组成与结构。结果表明,钛酸四丁酯添加量的质量分数为0.05时,涂层表面不同区域的Ti相对含量均在3%左右,Ti元素在涂层中分布均匀,钛酸四丁酯改性聚二甲基硅氧烷在激光作用下生成的陶瓷涂层主要由晶态的Si C,Ti O_2,非晶态Si O_2,(Ti O_2)_(56)(Si O_2)_(44)以及C_6H_(18)OSi_2等组成,激光裂解过程中新生的Ti O_2,(Ti O_2)_(56)(Si O_2)_(44)等陶瓷相对所制备的陶瓷涂层表面孔隙具有填补作用,使陶瓷涂层表面均匀平整致密,孔隙、缝隙基本消失,解决了金属粉末活性填料的分散问题。

激光裂解参数对聚二甲基硅氧烷陶瓷化的影响

目的采用激光裂解聚二甲基硅氧烷先驱体(PDMS)法制备陶瓷涂层。方法在清洁的钢基体表面均匀涂覆PDMS溶液,恒温固化后得均匀有机涂层。用CO_2连续激光匀速扫描该涂层,裂解后得到陶瓷涂层。通过电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段,分析了激光裂解PDMS产物的组成与结构,研究了激光功率、激光扫描次数、扫描线速度等激光参数对PDMS陶瓷化的影响。结果较低激光功率(如700 W)、较少的扫描次数(如1次)和较大的扫描线速度(如18 mm/s)都会使制备的涂层表面层块状明显,孔隙较大,裂纹较多。较高的激光功率(如1000 W)、较多的扫描次数(如3次)和较小的扫描线速度(如10 mm/s)有利于涂层的层块结构消失,表面更趋于细化平整。结论激光功率、激光扫描次数、扫描线速度对聚二甲基硅氧烷的陶瓷化程度和晶态β-Si C的生成与相转变有很大影响。激光能量注入高时,聚二甲基硅氧烷吸收的激光能量多,陶瓷化比较彻底,但会使晶态β-Si C发生相变反应,生成非晶态α-Si C,不利于晶态β-Si C的形成。

不同形态的铝对激光裂解聚硅氧烷制备SiAlCO陶瓷涂层的影响

采用激光裂解含Al聚硅氧烷法制备陶瓷涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段,分析了激光裂解含Al聚硅氧烷生成物的组成与结构。结果表明,Al元素的化学价态对激光裂解聚硅氧烷制备的涂层形貌有非常大的影响。在激光裂解含Al聚硅氧烷过程中,Al与聚硅氧烷中的C、O、Si发生反应产生新生陶瓷相,但加入Al粒子时生成晶态Al_(0.2)Si_(0.8)O_2.2和非晶态Al2O_3陶瓷相,加入异丙醇铝时生成非晶态的Al2O_3和AlOx陶瓷相。新生陶瓷相对所制备的陶瓷涂层表面孔隙具有填补作用,使陶瓷涂层表面平整致密,孔隙、缝隙基本消失。

基于激光裂解含Ti粉聚二甲基硅氧烷的SiTiOC复相陶瓷涂层制备

通过激光裂解含Ti粉聚二甲基硅氧烷先驱体,制备了陶瓷涂层,并分析了裂解产物的组成与结构。结果表明,在高能激光作用下,Ti粉与聚二甲基硅氧烷发生自由基反应,生成由晶态的SiC、TiC、TiO2和非晶态SiO2、单质C、C6H18OSi2组成的复相陶瓷涂层。新生的TiO2和TiC陶瓷相能填补陶瓷涂层的孔隙,使涂层表面平整,孔隙减少。金属Ti粉的加入还有利于降低复相陶瓷涂层中自由碳的质量分数,当添加的Ti粉质量分数为5.0%时,涂层中Si、O和C元素质量分数分别达到74.44%、16.48%和6.19%。