-
邹(zou)小姐：13326633089 -
-
cac_sales@sina.com 
碳化硅（SiC）陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)(ci)具有(you)耐高温、耐腐蚀(shi)、耐磨损、耐辐照、强(qiang)度大、硬度高、热膨胀率小(xiao)等优异的(de)(de)(de)(de)综合性能(neng)，在(zai)(zai)能(neng)源(yuan)安全领域(yu)扮演着重要的(de)(de)(de)(de)角色。目前陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)(ci)材料(liao)包(bao)(bao)(bao)括SiC陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)(ci)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)主要采用传(chuan)统(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)粉(fen)末(mo)(mo)方法(fa)，即从微粉(fen)制备、成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)（包(bao)(bao)(bao)括压(ya)延、挤塑(su)、干压(ya)、等静(jing)压(ya)、浇注、注射等方式）、烧结到加工(gong)这一(yi)过程。近(jin)30年来，陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)(ci)材料(liao)粉(fen)末(mo)(mo)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)新工(gong)艺层出不(bu)穷，在(zai)(zai)各个环节上都有(you)所突(tu)破，但(dan)仍存在(zai)(zai)这一(yi)传(chuan)统(tong)(tong)方法(fa)难以超(chao)越的(de)(de)(de)(de)局限性，主要包(bao)(bao)(bao)括难以获得均(jun)匀(yun)的(de)(de)(de)(de)化学成(cheng)(cheng)(cheng)分、可(ke)精加工(gong)性差、不(bu)易制造(zao)复杂构件(jian)、难以解决陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)(ci)材料(liao)本征脆性等。陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)(ci)材料(liao)在(zai)(zai)加工(gong)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)方面的(de)(de)(de)(de)短板已(yi)影(ying)响到其应用领域(yu)的(de)(de)(de)(de)拓展。因此，在(zai)(zai)优化陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)(ci)传(chuan)统(tong)(tong)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)工(gong)艺的(de)(de)(de)(de)同时研究陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)(ci)新型(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)技术已(yi)成(cheng)(cheng)(cheng)为陶(tao)瓷(ci)(ci)(ci)(ci)材料(liao)重要的(de)(de)(de)(de)研究方向(xiang)之一(yi)。
先(xian)驱(qu)体(ti)转(zhuan)化(hua)陶(tao)瓷(ci)是含(han)硅、硼、碳、氮、氧等(deng)元(yuan)(yuan)素的(de)有机(ji)物通(tong)过裂解(jie)转(zhuan)化(hua)形(xing)成(cheng)的(de)陶(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao)。其具有易加工成(cheng)型、陶(tao)瓷(ci)化(hua)温(wen)度低(di)、陶(tao)瓷(ci)组成(cheng)均一(yi)、可引入增强相且可通(tong)过分子设计对(dui)先(xian)驱(qu)体(ti)化(hua)学组成(cheng)与结构进行(xing)调控进而实(shi)现对(dui)陶(tao)瓷(ci)组成(cheng)、结构与性(xing)(xing)能的(de)优化(hua)等(deng)优点，是制备高性(xing)(xing)能陶(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao)的(de)一(yi)项变(bian)革性(xing)(xing)技(ji)术。先(xian)驱(qu)体(ti)转(zhuan)化(hua)陶(tao)瓷(ci)对(dui)先(xian)驱(qu)体(ti)分子结构设计、元(yuan)(yuan)素组成(cheng)控制、陶(tao)瓷(ci)转(zhuan)化(hua)过程的(de)物理化(hua)学行(xing)为以及(ji)共(gong)价键陶(tao)瓷(ci)的(de)晶形(xing)相变(bian)等(deng)都提(ti)出了(le)挑战。
中国科(ke)学院(yuan)宁波材料技(ji)术(shu)与工(gong)程(cheng)研(yan)究(jiu)所先进(jin)能源材料工(gong)程(cheng)实验室经过规(gui)划论证，将“高性能(neng)先(xian)(xian)驱体分(fen)子结构设计与陶瓷转化(hua)(hua)”作为重(zhong)点学(xue)科发展方向之一，在中(zhong)科院和(he)宁波市(shi)“3315计划”A类的支(zhi)持下(xia)，着重(zhong)对(dui)先(xian)(xian)驱体的定制化(hua)(hua)、高效转化(hua)(hua)和(he)工程化(hua)(hua)开展攻关，在2019年(nian)已取(qu)得以(yi)下(xia)阶段(duan)性进展。
通过SiC陶瓷(ci)先驱体的(de)定制化，实验室在固态(tai)聚(ju)碳(tan)硅(gui)(gui)烷和液态(tai)聚(ju)碳(tan)硅(gui)(gui)烷的(de)结(jie)构设计与合成工(gong)艺方面进(jin)行(xing)了深入(ru)研究，所合成的(de)液态(tai)聚(ju)碳(tan)硅(gui)(gui)烷具有陶瓷(ci)产(chan)率高(gao)（1000℃下陶瓷(ci)产(chan)率可达78%）、存储时间长(zhang)（>6个月）、氧含量(liang)低(di)（～0.1wt%）、流动性(xing)好(hao)（复数粘度～0.01Pa·S）的(de)特(te)点，且(qie)通过结(jie)构设计结(jie)合交(jiao)联工(gong)艺可实现(xian)液态(tai)聚(ju)碳(tan)硅(gui)(gui)烷瞬间或数分钟(zhong)内交(jiao)联固化成型。固态(tai)聚(ju)碳(tan)硅(gui)(gui)烷具有支化度低(di)、可纺性(xing)好(hao)等特(te)性(xing)，能够满(man)足纤维等成型要求（Appl. Organomet. Chem., 2019;33(2):e4720；Ceram. Int., 2019, 45(13):16380–16386；J. Am. Ceram. Soc., 2019, 102(3):1041–1048；申请专利：CN201910430199.4、CN201911016657.6、CN201911016637.9）。
——— ——— ——— ——— ——— ——— ——— ——— ——— ——— ——— —
结合先驱体结构定制化(hua)和良好的可熔(rong)可溶性质成型，实(shi)验室实(shi)现了(le)SiC先驱体高效转化(hua)为(wei)中(zhong)空SiC纤维(wei)、低热导多孔SiC泡沫、复(fu)(fu)杂3D打印SiC构件、静(jing)电纺丝SiC纤维(wei)、高强度复(fu)(fu)合材料(liao)等。使SiC陶瓷从“单一应用型(xing)”向“综合服务型(xing)”转变(bian)，实现(xian)价值最(zui)大(da)化(hua)、功能多样化(hua)、产品差(cha)异化(hua)，对相(xiang)关领域起到(dao)促进推动作用（Ceram. Int., 2019, 45(18): 24007–24013；J. Eur. Ceram. Soc., 2019, 39(6):2028–2035；Adv. Appl. Ceram., 2019, 10.1080/17436753.2019.1707413；申请专利：CN201910090356.1）。
——— ——— ——— ——— ——— ——— ——— ——— ——— ——— ——— —
近期(qi)(qi)，先(xian)进能源工程实验室在前(qian)期(qi)(qi)实验室小试的(de)(de)基础上，自主设计(ji)并成功搭建了固态(tai)聚碳(tan)(tan)硅烷和液态(tai)聚碳(tan)(tan)硅烷两个中(zhong)试平(ping)台，这(zhei)为后(hou)续工程化和应用研究奠(dian)定了坚实的(de)(de)基础。其中(zhong)液态(tai)先(xian)驱体中(zhong)试平(ping)台已通(tong)过运行调试，成功合成出公斤级聚碳(tan)(tan)硅烷目标产(chan)物。
上述工作获得宁波市“3315”创新团队项(xiang)(xiang)目(mu)、中(zhong)(zhong)科(ke)院战(zhan)略性先导科(ke)技(ji)专(zhuan)项(xiang)(xiang)、中(zhong)(zhong)科(ke)院重(zhong)点部署项(xiang)(xiang)目(mu)等的(de)支持。
来源(yuan)：宁波材(cai)料所(suo)
