陶瓷前驅體可用于制備半導體材料中的襯底、電極和絕緣層等。例如,氮化鋁(AlN)陶瓷前驅體可以制備出具有高導熱性和絕緣性的 AlN 陶瓷,廣泛應用于電子封裝領域。陶瓷前驅體可用于制備高溫結構材料中的陶瓷基復合材料、氧化鋯等。例如,碳化硅(SiC)陶瓷前驅體可以制備出具有高硬度和耐高溫性能的 SiC 陶瓷基復合材料,用于航空發動機的熱端部件。一些陶瓷前驅體具有良好的生物相容性和生物活性,可以用于制備生物材料,如人工關節、牙科修復體等。例如,氧化鋯(ZrO?)陶瓷前驅體可以制備出具有韌性的 ZrO?陶瓷,用于制造人工牙齒和關節。陶瓷前驅體的交聯特性對陶瓷產品的微觀結構和性能有重要影響。內蒙古耐高溫陶瓷前驅體性能
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。陶瓷樹脂陶瓷前驅體性能采用噴霧干燥技術可以將陶瓷前驅體粉末制成球形顆粒,提高其流動性和成型性。
某些陶瓷前驅體可以作為藥物載體,實現藥物的可控釋放。例如,磷酸二氫鋁陶瓷前驅體具有良好的生物相容性和一定的孔隙結構,能夠負載藥物并在體內緩慢釋放,提高藥物的療效和靶向性。將陶瓷前驅體與藥物結合制備成緩釋微球,可以延長藥物的作用時間,減少藥物的給藥頻率和副作用。例如,利用生物可降解的陶瓷前驅體制備的緩釋微球,能夠在體內逐漸降解并釋放藥物,實現藥物的長期緩釋。陶瓷前驅體可以與生物活性分子結合,促進神經細胞的生長和分化,用于神經組織的修復和再生。例如,通過在陶瓷前驅體表面修飾神經生長因子等生物活性物質,可以制備出具有神經誘導活性的支架材料,促進神經組織的修復。一些陶瓷前驅體可以與生物材料復合,制備出具有良好生物相容性和透氣性的皮膚組織工程支架,用于皮膚缺損的修復。例如,將陶瓷前驅體與膠原蛋白等生物材料結合,可以制備出能夠促進皮膚細胞生長和愈合的支架材料。
后處理過程中,為了提高陶瓷材料的性能,可以采用以下2種方法:①燒結:根據陶瓷材料的種類和所需的性能,確定合適的燒結溫度和時間。高溫下的燒結能促進顆粒結合和晶體生長,增強陶瓷的力學性能。通常使用惰性氣氛(如氮氣或氬氣)來防止氧化和雜質的形成,以確保陶瓷的純度和穩定性。燒結過程需要使用專門設計的燒結爐,其具有精確的溫度控制和環境管理功能,以確保燒結過程的穩定性和一致性。②表面處理:使用研磨工具和材料對陶瓷成品進行研磨和拋光,去除表面的粗糙度、瑕疵和不規則性,使得陶瓷表面更加光滑和均勻,提高其耐腐蝕性和耐磨性。根據需求,對陶瓷成品進行涂層處理。涂層可提供額外的保護、改變表面性能或增加特定功能,常見涂層包括陶瓷涂層、金屬涂層和有機涂層等。以陶瓷前驅體為原料制備的陶瓷基復合材料,在汽車剎車片和航空航天結構件等方面有重要應用。
陶瓷前驅體在航天領域有廣泛的應用,從熱防護系統角度來講:①陶瓷基復合材料熱結構部件:如 C/SiC 復合材料,可用于飛行器的熱防護系統頭錐、迎風面大面積部位、翼前緣和體襟翼等。通過前驅體浸漬裂解工藝制備的 C/SiBCN 材料,比 C/SiC 具有更優異的高溫抗氧化性能。在 1400℃下空氣中的氧化動力學常數 kp 明顯低于 SiC 陶瓷,且 C/SiBCN 復合材料室溫下彎曲強度 489MPa,在 1600℃彎曲強度仍達到 450MPa 以上。②超高溫陶瓷防熱材料:利用陶瓷前驅體可制備超高溫納米復相陶瓷,如 (Ti,Zr,Hf) C/SiC 陶瓷。采用乙烯基聚碳硅烷與含鈦、鋯、鉿的無氧金屬配合物反應合成的單源先驅體,經放電等離子燒結技術制備出的此類陶瓷,在 2200℃的燒蝕實驗中表現出極低的線燒蝕率,為 - 0.58μm/s。含有稀土元素的陶瓷前驅體可以改善陶瓷的光學性能,用于制造光學器件。內蒙古耐高溫陶瓷前驅體性能
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。內蒙古耐高溫陶瓷前驅體性能
目前,陶瓷前驅體的研究在國內外都受到了廣泛的關注。國內技術較日本、德國等國家仍處于追趕階段,在陶瓷前驅體的開發技術與應用領域的研究也在持續深入,還存在著研究能力較弱,研究成果產業化轉化實力不足等諸多問題。未來,陶瓷前驅體的發展趨勢將向更長時間、更高服役溫度、更高力學強度方向發展,為此亟需開展無氧陶瓷前驅體、多元復相陶瓷前驅體等新型超高溫陶瓷前驅體的開發。同時,隨著科技的不斷進步,陶瓷前驅體的制備方法和應用領域也將不斷拓展和創新。內蒙古耐高溫陶瓷前驅體性能