聚合物转化SiHfCN陶瓷的制备及其吸波性能

聚合物转化SiCN陶瓷得益于质量轻和热膨胀系数低等优势,在电磁波吸收领域受到广泛关注。由于电磁损耗机制单一及耐温性不足,SiCN陶瓷的吸波性能有待进一步提高,借助多组元协同作用增强吸波性能是可行的途径之一。本工作对聚氮硅烷结合不同化合物进行单源化改性得到SiHfCN、SiHfCN-C、SiHfCN-B和SiHfCN-N等四种纳米陶瓷。结果表明:SiHfCN中由于Hf源的含氧量高达13.5%(质量分数),生成HfO_(2)和SiO_(2),使其最低反射损耗(Reflection loss,RL_(min))仅为–13.8 dB,有效吸收带宽(Effective absorption bandwidth,EAB)仅为0.42 GHz。相比于SiHfCN,含Hf聚合物分别与C源、B源和N源共改性增加了聚合物转化陶瓷的界面和导电相,SiHfCN-C、SiHfCN-B和SiHfCN-N的介电常数实部和虚部分别提高了1.4~1.8和2.7~3.9倍,RL_(min)分别为-50.6、-57.3和-63.5 dB,EAB分别为3.53、3.99和4.01 GHz,吸波性能得到了显著改善。SiHfCN-C中大量的自由碳抑制了HfO_(2)的生成,增强了电导损耗。SiHfCN-B中生成了B–N和B–C键,且析出的纳米棒状HfSiO_(4)提供了更多的异质界面,增强了极化损耗。SiHfCN-N中因引入大量N使N–C键数量增加,强化了偶极子极化损耗,同时生成纳米碳片,不仅可以增强电导损耗,而且提供大量界面,改善了阻抗匹配并增强了界面极化,因而SiHfCN-N具有最佳的吸波性能。

ZrO_(2)增强聚合物先驱体SiCNO复合陶瓷的制备和力学性能

聚合物先驱体陶瓷(polymer-derived ceramics,PDCs)技术具有制造简单、成分可调等优点,为制备新型陶瓷提供了有效途径。然而,由于热解过程中微小分子的逃逸形成孔洞缺陷,先驱体技术制备的无定形聚合物衍生SiCNO陶瓷(PDCs-SiCNO陶瓷)的力学性能较差。为解决上述问题,通过向陶瓷基体添加第二相(颗粒强化)来实现增强先驱体陶瓷。对聚乙烯基硅氮烷(PVSZ)和ZrO_(2)进行先球磨后热解,制备ZrO_(2)颗粒增强PDCs-SiCNO复合陶瓷(PDCs-SiCNOZrO_(2)),研究PDCs-SiCNO-ZrO_(2)复合陶瓷的结构和力学性能。结果表明:引入的ZrO_(2)填料作为增强体嵌入SiCNO陶瓷基体中,不仅能有效降低线收缩率,还能大幅提高PDCs-SiCNO-ZrO_(2)复合陶瓷的力学性能。添加10%(质量分数)ZrO_(2)的PDCs-SiCNO-ZrO_(2)复合陶瓷的弯曲强度和压缩强度分别为197.03 MPa和375.2 MPa,比PDCs-SiCNO陶瓷高出64%和267%,其硬度值最高可达20.92 GPa,断裂韧度达到2.76 MPa·m^(1/2)。适当含量ZrO_(2)的加入有助于提升PDCsSiCNO陶瓷基体的致密化程度,从而提升了PDCs-SiCNO-ZrO_(2)复合陶瓷的力学性能。

基于聚合物-陶瓷复合材料的异形龙伯透镜天线的研究及制造

针对目前龙伯透镜在工程应用中材料发展不成熟、质量大等问题,提出了一种质量小、性能优异的新型异形龙伯透镜天线。首先基于准保角变换法对低介电常数龙伯透镜进行压缩得到了一款高介电常数椭圆龙伯透镜,然后采用球形与椭球的特殊组合结构,得到了一款工作于X波段的高介电常数异形龙伯透镜天线。最后,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)和钛酸锶(Sr TiO3)陶瓷粉体混合而成的聚合物-陶瓷复合材料制备了该透镜,将制备好的聚合物-陶瓷复合材料注入3D打印的模具中来说明异形龙伯透镜的制作过程。测试结果表明,所制作的透镜天线在8.5 GHz、10 GHz、12 GHz时的最大增益值分别为20.8 d Bi、22.4 d Bi、22.6 d Bi,旁瓣电平均低于-19 d B,方位面上3 d B波束宽度小于9.8°。所提出的异形龙伯透镜具有质量轻、材料制备过程简单、制作周期短且在低温下即可无缝成型的优良特点。

聚合物衍生陶瓷SiCN-M涂层在极端环境下对金属表面的防护

介绍了极端环境下金属保护涂层的种类,其中聚合物衍生陶瓷(PDC)涂层具有成本低、工艺简单、易于在复杂形状和大部件上涂覆、与基材结合牢固的优势。综述了SiCN涂层和SiCN-M(M=B、Al、Ti)涂层的特点和优势。SiCN涂层具有非晶耐高温抗氧化的特点,兼具高硬度和高弹性;SiCN-B涂层具有特殊的高温稳定性,并能保持到2000℃;SiCN-Al涂层具有高温抗氧化抗水热腐蚀能力,比SiCN涂层还要高出两个数量级;SiCN-Ti涂层具有高硬度高弹性,硬度可达20~30 GPa,弹性模量可达170~200 GPa。SiCN-M涂层可用于金属在极端环境下的防腐、耐磨抗冲击、抗氧化。

嵌入式电容器与储能用聚合物/陶瓷介电复合材料的研究进展

具有高介电常数、低介电损耗、高储能密度的聚合物/陶瓷复合材料在电子电气行业和能源等领域有重要的应用前景.文中结合本课题组的工作和国内外近年来在这一领域的研究成果,对聚合物/陶瓷高性能介电复合材料的研究进展进行了介绍.重点讨论了陶瓷填料的种类和形貌对复合材料介电性能的影响以及陶瓷填料的表面特性和复合材料的多层结构对介电材料击穿强度的影响.分析了陶瓷填料形貌及复合材料结构调控材料介电及击穿性能等方面存在的问题及解决途径.为开发用于嵌入式电容器和储能器件的高性能介电复合材料提供相应依据.

硅硼碳氮陶瓷前驱体聚硼硅氮烷的合成与表征

以三氯化硼(BCl3)、三氯硅烷(HSiCl3)和六甲基二硅氮烷(Me6Si2NH)为原料,通过聚合物前驱体转化陶瓷(polymer-derived ceramics,PDCs)法成功合成了硅硼碳氮(SiBNC)陶瓷前驱体--聚硼硅氮烷(PBSZ)。采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振、X射线光电子能谱、热重分析和差示扫描量热对PBSZ的结构和热性能进行分析。结果表明,PBSZ结构中存在硅氮硼(Si—N—B)网络和六元硼氮(B—N)环。在氮气中,800℃时PBSZ的陶瓷产率为53.9%。

Enamic~?树脂聚合物渗透陶瓷髓腔固位冠修复的临床应用研究

目的:评价Enamic■树脂聚合物渗透陶瓷髓腔固位冠修复经根管治疗的后牙牙体缺损的临床效果。方法:选择经根管治疗的后牙行Enamic■树脂聚合物渗透陶瓷髓腔固位冠修复56例,参考改良型美国公共健康服务标准,分别于修复后1、3、6、12以及24个月对修复体边缘适合性、边缘染色、修复体折裂/脱落、牙龈健康情况等进行评估。结果:56例修复体边缘适合性和边缘染色情况达A级分别为94.6%和89.3%, 2例修复体折裂。其余未发现明显修复体的缺陷或因修复体引起的牙体、牙周等疾患。结论:Enamic■树脂聚合物渗透陶瓷髓腔固位冠修复根管治疗后的后牙牙体缺损可取得满意临床效果。

三元巯基／乙烯基硅氮烷UV固化制备聚合物陶瓷前驱体

采用差光量热扫描研究了三元巯基化合物与乙烯基硅氮烷紫外光固化特性,结果表明,随着光引发剂浓度和辐照强度的增加,体系聚合速率增大,体系终止方式以自由基双基偶合终止为主。聚合反应为一级,且聚合速率与乙烯基浓度有关,而与巯基浓度无关。对制备的聚合物陶瓷前驱体的基本性能进行分析表明,玻璃化转变温度随巯基化合物用量的减少而降低,在巯基-乙烯基硅氮烷等摩尔比时,体系的固化度最大。

大颗粒陶瓷聚合物三维自组装表面轮廓特征的控制与减阻性能

运用大尺寸自组装技术,以聚氨酯/环氧互穿网络(IPN)树脂液为组装液、大颗粒陶瓷聚合物为填充物及特种助剂制备一种与荷叶表面具有相似微结构的自组装涂层。通过改变聚合物颗粒的粒径和含量控制自组装涂层表面轮廓结构达到理想状态,在自制压差减阻试验平台上检验不同涂层表面的减阻效果,优化颗粒粒径和含量的选择以及最佳的轮廓表面。为大尺寸自组装技术在大面积减阻涂层中的应用提供可行性路线。

压电陶瓷/聚合物复合材料的制备工艺及其性能研究进展

本文首先介绍了压电材料的种类和基本性能，然后介绍了在不同的应用背景下压电陶瓷／聚合物复合材料的十种连通方式，综述了这类压电材料的制备工艺，较全面地总结了前人对这类压电材料的性能研究工作。

陶瓷聚合物压电复合材料的最新进展

以连通性为基础分类综述了陶瓷聚合物压电复合材料的发展历史、有关理论模型、研究现状及最新进展 。

聚合物先驱体转化陶瓷法制备碳化硅陶瓷涂层的研究进展

简述了聚合物先驱体转化陶瓷(PDC)法在制备碳化硅(SiC)复相陶瓷涂层方面的功用,介绍了PDC法在制备陶瓷涂层过程中的2种反应机理,指出了PDC法的优缺点,提出了其未来的发展方向。

聚合物转化陶瓷3D打印技术研究进展

聚合物转化陶瓷具有抗氧化、耐腐蚀、耐高温等优异性能,这使其在发现以来的短短50年时间里得到迅速发展,在航空航天、机械、能源、信息和微电子等领域表现出重要的应用价值。近年来,随着3D打印(增材制造)技术的兴起,3D打印制备聚合物转化陶瓷的研究逐渐开展,突破了聚合物转化陶瓷异形部件制备的技术瓶颈,为聚合物转化陶瓷关键零部件的生产与应用开辟了新途径。本文针对3D打印技术在聚合物转化陶瓷制备领域中的应用,重点阐述了利用立体光固化技术与墨水直写技术制备聚合物转化陶瓷的研究现状与进展,并对今后聚合物转化陶瓷3D打印技术的发展进行了展望。

聚合物制备工程陶瓷的研究概况

随着聚碳硅烷、聚硅氮烷、聚硅氧烷以及聚硅硼烷等先进前驱体材料的开发,由含硅陶瓷预制体聚合物制备的工程陶瓷在Si-O-C-N-B体系中占有重要的地位。耐高温的SiC和SiN陶瓷纤维增强陶瓷基复合材料(CMC)已在航空、航天结构中获得应用,而耐中、低温的新型涂层、单向带,泡沫和复杂形状的构件在未来将在能源、环境、运输和通讯领域占有重要的地位。综述了陶瓷预制体聚合物的合成、聚合物制备陶瓷的性能、聚合物制备陶瓷的方法以及影响聚合物热解的主要因素。

陶瓷先驱体聚合物的应用

概述了几种典型的陶瓷先驱体聚合物聚碳硅烷、聚硅氮烷、聚硅氧烷和聚硅烷等在陶瓷材料制备中的应用研究进展,重点阐述了在该领域所取得的研究成果,并针对目前存在的不足提出了今后的研究方向。

三元巯基/乙烯基硅氮烷UV固化制备聚合物陶瓷前驱体

采用差光量热扫描研究了三元巯基化合物与乙烯基硅氮烷紫外光固化特性,结果表明,随着光引发剂浓度和辐照强度的增加,体系聚合速率增大,体系终止方式以自由基双基偶合终止为主。聚合反应为一级,且聚合速率与乙烯基浓度有关,而与巯基浓度无关。对制备的聚合物陶瓷前驱体的基本性能进行了分析,结果表明,玻璃化转变温度随巯基化合物用量的减少而降低,在巯基-乙烯基硅氮烷等摩尔比时,体系的固化度最大。

用有机聚合物连接碳化硅陶瓷及陶瓷基复合材料

用陶瓷先驱体有机聚合物连接陶瓷及陶瓷基复合材料是一种成本低廉、工艺新颖、可满足特殊高温条件下连接件要求的新型连接技术。介绍了近年来采用先驱体有机聚合物连接SiC及其复合材料的研究现状,重点对影响连接强度的因素进行分析,并提出相应的改进措施。由于该技术具有连接温度较低、连接过程简单、接头热应力小,连接件的热稳定性高等特点,因此它是陶瓷及其复合材料最有前途的连接方法之一。

金属/聚合物转化陶瓷复合材料的原位反应合成和磁学性能研究

在高温转变陶瓷工艺过程中,通过不同金属元素(Ni、Mn、Co和Fe)的添加,原位反应合成出Si-C- N陶瓷基体的复合材料。由于金属元素的存在,使得所合成的复合材料的质量损失减小,密度增加。富金属相能均匀分布在基体材料中,复合材料无明显缺陷。XRD分析结果表明,Ni、Mn和Fe在高温分解过程中与基体都发生反应,分别生成了Ni_(31)Si_(12)、Mn_5Si_3和Mn_2N_(0．86)、Fe_3Si,而Co没有。由于这些不同富金属相的存在,使得复合材料的磁学性能在低温(77K)和室温(300K)有所不同。

16×16纳米陶瓷/聚合物复合敏感膜热释电面阵研制

用三维集成CMOS工艺研制了 16× 16有机 /无机复合敏感膜红外热释电面阵。用掺钙和镧的钛酸铅 (PCLT)纳米粉粒与聚偏氟乙烯 三氟乙烯 [P(VDF TrFE) ]均匀复合 ,作面阵的敏感膜。用PMOS场效应管作热释电元件的阻抗转换 ,用双 16位移位寄存器作敏感元件信号读出的选址。用 6μm厚的聚烯亚胺薄膜作为热释电面阵与CMOS读出电路间的热隔离。用 4 0nm厚的Ni Cr膜作面阵的上电极及吸收层。测得该面阵单元在 6 0 0Hz下探测率峰值为 2 .6× 10 7cmHz1/2 /W。

陶瓷-聚合物相压电复合材料研究进展

本文介绍了陶瓷-聚合物相压电复合材料的研究进展及其性能的影响因素。从陶瓷压电相的性能和复合材料的微观结构出发分别综述了0-3、1-3型陶瓷-聚合物相压电复合材料的制备工艺及其对性能的影响。重点介绍了陶瓷压电粉体最新合成方法的进展情况。