以下是一些可以輔助研究陶瓷前驅體熱穩定性的分析技術:氣相色譜 - 質譜聯用(GC-MS)。①原理:將氣相色譜的高效分離能力與質譜的定性和定量分析能力相結合,對陶瓷前驅體在熱分解過程中產生的揮發性產物進行分析。通過鑒定和定量這些揮發性產物,可以了解前驅體的熱分解機制和反應路徑。②應用:確定陶瓷前驅體熱分解過程中產生的揮發性產物的種類和含量,推斷其熱分解反應的機理。例如,在研究含有機成分的陶瓷前驅體時,GC-MS 可以分析其熱分解產生的有機氣體,從而了解有機成分的分解情況。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。上海陶瓷涂料陶瓷前驅體鹽霧
陶瓷前驅體是獲得目標陶瓷產物前的一種存在形式,大多是以有機 - 無機配合物或混合物固體存在,也有部分是以溶膠形式存在。一般先通過合成一定組成的聚合物,聚合物再經高溫裂解得到陶瓷。使用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。此外,相較于先進陶瓷材料,陶瓷前驅體可以實現多種成型工藝,如注模壓制、離子蒸發沉積、噴霧干燥等,制備出多種形態的陶瓷材料,如薄膜、涂層、纖維、多孔體等,滿足不同領域的特殊需求。上海陶瓷涂料陶瓷前驅體鹽霧掃描電子顯微鏡可以觀察陶瓷前驅體的微觀形貌和顆粒大小。
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。
陶瓷前驅體在能源領域的應用面臨諸多挑戰:材料合成與制備方面。①精確控制化學組成和微觀結構:要實現陶瓷前驅體在能源應用中的高性能,需精確控制其化學組成和微觀結構。例如,在固體氧化物燃料電池中,電解質和電極材料的離子電導率、電子電導率等性能與化學組成和微觀結構密切相關。但在實際合成過程中,難以精確控制各元素的比例和分布,以及納米級的微觀結構,這會導致材料性能的波動和不穩定。②提高制備工藝的可重復性和規模化生產能力:目前一些先進的陶瓷前驅體制備技術,如溶膠 - 凝膠法、水熱法等,雖然能夠制備出高性能的陶瓷材料,但這些方法往往工藝復雜、成本較高,且難以實現大規模的工業化生產。同時,制備過程中的微小變化可能會對材料性能產生較大影響,導致工藝的可重復性較差。金屬有機陶瓷前驅體能夠制備出兼具金屬和陶瓷特性的復合材料,應用于航空發動機等領域。
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。這種陶瓷前驅體可制成高性能的陶瓷涂層,提高金屬材料的耐腐蝕性和耐磨性。陶瓷涂料陶瓷前驅體鹽霧
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。上海陶瓷涂料陶瓷前驅體鹽霧
陶瓷前驅體在航天領域具有廣闊的應用前景,主要體現在應用領域拓展:①熱防護系統:陶瓷前驅體制備的陶瓷基復合材料可用于航天器的熱防護系統,如航天飛機的機翼前緣、鼻錐等部位。這些材料能夠承受高溫氣流的沖刷和熱輻射,保護航天器內部的結構和設備免受高溫破壞。②航空發動機:陶瓷前驅體可用于制備航空發動機的熱障涂層、渦輪葉片等部件。熱障涂層能夠有效降低發動機部件的工作溫度,提高發動機的效率和可靠性;渦輪葉片采用陶瓷基復合材料制造,可以在高溫下保持良好的力學性能,提高發動機的推力和燃油經濟性。③衛星部件:陶瓷前驅體可用于制造衛星的天線、太陽能電池板支撐結構等部件。陶瓷材料具有優異的電絕緣性能、熱穩定性和抗輻射性能,能夠保證衛星在復雜的空間環境下長期穩定工作。上海陶瓷涂料陶瓷前驅體鹽霧