SiCN陶瓷（硅碳氮陶瓷）綜合性能優(yōu)異 聚合物前驅(qū)體轉(zhuǎn)化法是主要制備工藝

　　SiCN陶瓷，硅碳氮陶瓷，利用聚合物前驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備得到一種非晶態(tài)陶瓷。

 

　　聚合物前驅(qū)體轉(zhuǎn)化法，也稱聚合物轉(zhuǎn)化陶瓷技術(shù)，以有機高分子聚合物為前驅(qū)體，經(jīng)高溫裂解制備無機陶瓷，可以制備Si3N4等二元體系陶瓷、SiCN等三元體系陶瓷、SiBCN等四元體系陶瓷。

 

　　傳統(tǒng)陶瓷制備采用粉末燒結(jié)法，將陶瓷粉末成型后高溫燒結(jié)得到，在制備高性能陶瓷時，其燒結(jié)溫度要求高，工藝難度大。與之相比，聚合物前驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備瓷具有溫度要求低、成分結(jié)構(gòu)可控、可制備復(fù)雜形狀材料、產(chǎn)品均勻且致密等優(yōu)點。

 

　　SiCN陶瓷制備工藝流程包括前驅(qū)體制備、前驅(qū)體交聯(lián)成型、前驅(qū)體高溫裂解等環(huán)節(jié)。SiCN陶瓷前驅(qū)體主要包括聚硅氮烷、聚硅碳氮亞酰胺。由于制備工藝成熟，聚硅氮烷是較為常見的SiCN陶瓷前驅(qū)體。聚合物前驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備得到的是SiCN非晶陶瓷，在超過裂解溫度的更高溫度條件下，SiCN非晶陶瓷可結(jié)晶生成SiC相、Si3N4相，形成SiC/Si3N4復(fù)相陶瓷。

 

　　根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2025-2030年中國SiCN陶瓷（硅碳氮陶瓷）行業(yè)市場深度調(diào)研及發(fā)展前景預(yù)測報告》顯示，SiCN陶瓷具有優(yōu)良的強度、剛度、高溫穩(wěn)定性、抗蠕變性、抗氧化性、耐腐蝕性，且重量輕，并具有半導(dǎo)體特性、壓阻效應(yīng)。基于半導(dǎo)體特性、高溫穩(wěn)定性，SiCN陶瓷可用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，用作基板材料、封裝材料；基于半導(dǎo)體特性、溫度敏感性，SiCN陶瓷可以用來制造傳感器，例如溫度傳感器、壓力傳感器。

 

　　航空航天產(chǎn)業(yè)技術(shù)飛速發(fā)展，隱形飛行器制造增多，為降低雷達暴露風險，高溫吸波材料需求旺盛，SiCN陶瓷在此領(lǐng)域擁有應(yīng)用潛力，但其電導(dǎo)率、復(fù)介電常數(shù)較低，性能需要進一步提升。SiCN陶瓷性能優(yōu)化可以采用高溫熱處理、添加石墨烯/碳納米管改性、添加單質(zhì)納米銅顆粒/鉿元素復(fù)合等方法。

 

　　新思界行業(yè)分析人士表示，我國SiCN陶瓷研究成果還在增多。2023年，中南大學團隊合成了含銅單源先驅(qū)體，經(jīng)交聯(lián)固化以及高溫熱處理后制備出SiCuCN基納米復(fù)相陶瓷，是一種低成本高溫吸波新材料；2025年初，西北工業(yè)大學團隊研發(fā)出一種新型聚合物轉(zhuǎn)化SiHfCN高溫吸波陶瓷，在航空航天等高科技領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，研究成果發(fā)表于《無機材料學報》。

 

　　我國SiCN陶瓷相關(guān)研究機構(gòu)還有南京信息工程大學、吉林大學、廈門大學、大連理工大學、中國科學院研究生院、中國科學院長春光機所等。

 

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