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纤维增强聚硅氧烷衍生sioc陶瓷复合材料研究进展

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稀有金属材料与工程 2020年第12期49卷 4379-4388页

作者：陈雅琦马青松郭蕾国防科技大学空天科学学院新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室湖南长沙410073

由于性价比优势明显,聚硅氧烷衍生硅氧碳(sioc)陶瓷成为有机聚合物衍生陶瓷技术领域的重要研究内容。对纤维增强sioc复合材料的研究则是推动聚硅氧烷衍生sioc陶瓷技术发展的里程碑事件,多年来取得了显著进展,应用前景广阔。本文从不同... 详细信息

由于性价比优势明显,聚硅氧烷衍生硅氧碳(sioc)陶瓷成为有机聚合物衍生陶瓷技术领域的重要研究内容。对纤维增强sioc复合材料的研究则是推动聚硅氧烷衍生sioc陶瓷技术发展的里程碑事件,多年来取得了显著进展,应用前景广阔。本文从不同种类的增强纤维入手,总结了纤维增强聚硅氧烷衍生sioc陶瓷复合材料的研究现状;面向高温结构应用和功能特性拓展,提出了后续发展建议,指出了需要解决的关键问题。

关键词： sioc陶瓷纤维增强陶瓷复合材料聚硅氧烷有机聚合物衍生陶瓷

异质元素改性聚硅氧烷衍生sioc陶瓷研究进展

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材料工程 2019年第7期47卷 19-25页

作者：胡智瑜马青松国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室

有机聚合物衍生陶瓷(PDCs)技术是陶瓷材料的主流制备技术之一。作为制备高性价比陶瓷材料的理想原料,聚硅氧烷(PSO)衍生sioc陶瓷得到很好的发展。通过异质元素改性可进一步提高sioc陶瓷的热稳定性和拓展功能特性,成为近年来的研究热点... 详细信息

有机聚合物衍生陶瓷(PDCs)技术是陶瓷材料的主流制备技术之一。作为制备高性价比陶瓷材料的理想原料,聚硅氧烷(PSO)衍生sioc陶瓷得到很好的发展。通过异质元素改性可进一步提高sioc陶瓷的热稳定性和拓展功能特性,成为近年来的研究热点。本文在介绍sioc陶瓷微观结构的基础上,分别从提高热稳定性和拓展功能特性的角度,综述了异质元素改性PSO衍生sioc陶瓷的研究现状。结合原子局部化学环境的演化行为来揭示异质元素的作用机制以及加强改性sioc陶瓷的应用研究是后续研究需要重点关注的问题。

关键词： sioc陶瓷聚硅氧烷异质元素改性

原位自生SiC纳米线掺杂sioc陶瓷粉体的制备与介电性能（英文）

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稀有金属材料与工程 2019年第1期48卷 39-43页

作者：叶昉段文艳莫然殷小玮张立同成来飞西北工业大学超高温结构复合材料实验室陕西西安710072

以二茂铁为催化剂,催化裂解陶瓷聚合物先驱体制备了原位自生SiC纳米线掺杂的sioc陶瓷粉体。SiC纳米线为堆垛方向为的β相单晶体,直径为10～100 nm,长度可达数微米,均匀分布在sioc粉体中。基于SiC纳米线微观结构分析,探讨了纳米线的生长... 详细信息

以二茂铁为催化剂,催化裂解陶瓷聚合物先驱体制备了原位自生SiC纳米线掺杂的sioc陶瓷粉体。SiC纳米线为堆垛方向为的β相单晶体,直径为10～100 nm,长度可达数微米,均匀分布在sioc粉体中。基于SiC纳米线微观结构分析,探讨了纳米线的生长机制。研究了复合陶瓷粉体的介电性能。结果发现,SiC纳米线含量可调控复合粉体的电性能,较高含量纳米线可赋予复合粉体较高的介电实部与虚部。

关键词： sioc陶瓷原位自生SiC纳米线生长机制介电性能

聚硅氧烷转化sioc陶瓷微观结构的研究进展

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材料科学与工程学报 2010年第5期28卷 773-777,760页

作者：徐天恒马青松陈朝辉国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料国防科技重点实验室湖南长沙410073

聚硅氧烷转化sioc陶瓷具有特殊的亚稳结构和成分,可用作高温结构材料、光学材料、锂离子电极材料、介电材料等。本文综述了聚硅氧烷转化sioc陶瓷微观结构的研究情况,主要包括宏观结构、微观精细结构、结构模型、结构改性技术等方面。最... 详细信息

聚硅氧烷转化sioc陶瓷具有特殊的亚稳结构和成分,可用作高温结构材料、光学材料、锂离子电极材料、介电材料等。本文综述了聚硅氧烷转化sioc陶瓷微观结构的研究情况,主要包括宏观结构、微观精细结构、结构模型、结构改性技术等方面。最后,指出了存在的问题和今后发展方向。

关键词： sioc陶瓷微观结构先驱体裂解聚硅氧烷

裂解sioc陶瓷内涂层改善炭气凝胶复合材料抗氧化性能研究（英文）

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稀有金属材料与工程 2016年第S1期45卷 274-277页

作者：冯军宗吕亚楠姜勇刚冯坚国防科学技术大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室湖南长沙410073

为了提高炭纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的抗氧化性能,以二甲基二乙氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷为原料配制sioc先驱体溶胶并浸渍炭气凝胶复合材料,经凝胶老化、溶剂交换、干燥、裂解得到含sioc内涂层炭气凝胶复合材料,重复以上步骤得... 详细信息

为了提高炭纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的抗氧化性能,以二甲基二乙氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷为原料配制sioc先驱体溶胶并浸渍炭气凝胶复合材料,经凝胶老化、溶剂交换、干燥、裂解得到含sioc内涂层炭气凝胶复合材料,重复以上步骤得到不同复合次数的抗氧化复合材料。研究表明随着复合次数增加,复合材料密度和热导率增加,复合3次的密度为0.77g/cm3(未复合之前为0.20g/cm3),热导率为0.33W/m·K(未复合之前为0.11W/m·K)。在空气中1600℃,20min抗氧化测试,质量损失率随着复合次数增加而减小,复合3次的质量损失率为10.33%,线收缩率为1.16%。通过浸渍有机硅溶胶,裂解转化后可在纳米多孔炭气凝胶复合材料内部形成内涂层,明显改善其抗氧化性能。

关键词：炭气凝胶隔热复合材料 sioc陶瓷抗氧化

直接打印成型制备sioc陶瓷及力学性能研究

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直接打印成型制备SiOC陶瓷及力学性能研究

作者：郭迪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

陶瓷材料具有高强度高硬度以及优异的高温稳定性等诸多优势,被认为是航空发动机的首选材料。但较高的强硬度导致传统CNC(Computerized Numerical Control Machine)成型工艺只能切削简单形状构件,并且成本高、成型精度低,在复杂结构陶瓷... 详细信息

陶瓷材料具有高强度高硬度以及优异的高温稳定性等诸多优势,被认为是航空发动机的首选材料。但较高的强硬度导致传统CNC(Computerized Numerical Control Machine)成型工艺只能切削简单形状构件,并且成本高、成型精度低,在复杂结构陶瓷构件的成型上存在较大的局限性,使其应用范围受到限制。因此本文以SiO-HPSO/DVB陶瓷前驱体为原料体系,采用DIP(Direct Inject Printing)成型的方法制备了多种结构陶瓷前驱体构件,通过无压裂解制备了致密的SiO陶瓷构件,并研究了墨水的流变学性能、DIP成型工艺、裂解温度对SiO陶瓷构件的尺寸收缩行为、微观组织成分及力学性能的影响。研究结果表明:19.35%SiO-HPSO/DVB体系在剪切速率r=0.13(1/s)条件下粘度达到了1448.82(Pa·s),并且存在固态和液态转变的屈服点,适于作为DIP成型原料。DIP成型制备的SiO陶瓷构件在墨水交叉相接处以及垂直相接处的界面均连接良好。Z方向线收缩率只与裂解温度和片层厚度有关,且随着温度提高线收缩率增大,片层厚度提高线收缩率减小。此外证明了平面的线收缩率与模型的孔结构有关而与孔的大小无关。19.35%SiO2-HPSO/DVB陶瓷前驱体的交联过程为Si-H与C=C发生硅氢加成反应。裂解温度达到800℃体系成为无机相,随温度升高,[SiO-XCX]中X高取值结构含量增加,SiO陶瓷体系逐渐由非晶相向β-Si C相转变。中间产物石墨C与SiO在高温下发生碳热还原反应,并且阻碍了晶粒的短程扩散,抑制β-Si C和tSiO的晶化。通过DIP成型制备的sioc陶瓷由于陶瓷颗粒表面由于石墨的润滑作用、陶瓷颗粒的尺寸减小、纤维状物质的生长导致SiO陶瓷的硬度、抗压强度、抗弯强度均随裂解温度的升高而降低。Vprint/Vinject比值较大时,墨水无法均匀拉长而出现断续变细行为,变细处成为结构缺陷,在受力过程中出现应力集中而出现局部结构的破坏,进而降低SiO陶瓷的力学性能。实测80%填充的构件抗弯性能与100%填充度没有明显差别,但随着填充度的进一步降低,内部支撑材料不足导致抗弯性能下降。此外非100%填充的陶瓷构件内部会包裹部分空气,在高温条件下易与陶瓷本身发生反应而造成陶瓷成分和微观结构的变化,这种变化直接影响陶瓷的力学性能。

关键词： 3D打印直接打印技术聚硅氧烷 sioc陶瓷力学性能

光固化3D打印技术制备sioc陶瓷及其衍生物

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光固化3D打印技术制备SiOC陶瓷及其衍生物

作者：马聪天津大学

学位级别：硕士

光固化3D打印技术以增材制造理念为核心,是复杂结构陶瓷的理想制造方法。本文主要采用光固化3D打印方法,以自行合成的新型水溶性前驱体溶液为主要原料,进行sioc陶瓷、莫来石陶瓷以及金属掺杂sioc陶瓷的制备。首先,以多羟基硅油和KH570... 详细信息

光固化3D打印技术以增材制造理念为核心,是复杂结构陶瓷的理想制造方法。本文主要采用光固化3D打印方法,以自行合成的新型水溶性前驱体溶液为主要原料,进行sioc陶瓷、莫来石陶瓷以及金属掺杂sioc陶瓷的制备。首先,以多羟基硅油和KH570型硅烷偶联剂为主要原料,以脱醇缩聚为机理合成得到水溶性的聚硅氧烷原料,通过打印和烧结得到sioc陶瓷。并使用红外进行机理探究并创新性地使用公式拟合的方法对溶液进行光敏性表征;实验证明,综合考虑热重、光敏性、粘度三方面因素,HPMS、KH570的最佳配方为4:1,HPMS-KH570与DITMPTA的最佳配方为10:1。第二,使用水溶性前驱体原料的20 wt.%的γ-AlO纳米级陶瓷粉作为填料分散在前驱体内并测试浆料稳定性,通过二次烧结热处理方法得到莫来石陶瓷;实验证明,γ-氧化铝可作为活性填料在水溶性前驱体中均匀分散并通过3D打印和二次烧结制度得到莫来石陶瓷;第三,沉降实验分析前驱体的水溶能力,创新性引入金属硝酸盐类(硝酸铜、硝酸镍、硝酸钴)水溶液为金属源改性前驱体,烧结得到金属掺杂sioc陶瓷。10 wt.%硝酸铜/镍/钴溶液可作为金属源对HPMS-KH570-DITMPTA进行改性,打印得到颜色均匀蜂窝状镂空坯体,烧结后以纳米级金属颗粒均匀分散在陶瓷中;LCD掩膜3D打印方法由于低光强、高散射的特性,可制备表面结构凹凸,表面积大的样品,其制备的金属掺杂镂空结构陶瓷在催化、电磁等领域有潜在应用价值;所得到的陶瓷形貌清晰,表面质量较高。

关键词：光固化 3D打印前驱体陶瓷无机金属盐 sioc陶瓷

CaCO_3作造孔剂制备sioc块体多孔陶瓷

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中国陶瓷 2017年第4期53卷 64-68页

作者：李家科刘欣朱航郭平春王艳香景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院景德镇333043

实验以含氢聚甲基硅氧烷(PHMS)为基础原料和CaCO_3为造孔剂,以四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D_4^(Vi))为交联剂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为裂纹抑制剂和Pt络合物为催化剂,通过热交联和在氮气气氛中热解工艺制备sioc多孔陶瓷。采用XRD,SEM和BE... 详细信息

实验以含氢聚甲基硅氧烷(PHMS)为基础原料和CaCO_3为造孔剂,以四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D_4^(Vi))为交联剂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为裂纹抑制剂和Pt络合物为催化剂,通过热交联和在氮气气氛中热解工艺制备sioc多孔陶瓷。采用XRD,SEM和BET等检测方法,研究了热解温度,造孔剂添加量等因素对sioc陶瓷物相组成、微观形貌、比表面积和气孔率等影响规律。结果表明,在热解温度为600~1000℃范围,制备的sioc多孔陶瓷为无定形(非晶)态,当热解温度为800℃时,未加造孔剂的sioc陶瓷比表面积为86.45m^2/g、气孔率为9.56%、孔径100~300 nm;而添加15%造孔剂的Si OC陶瓷比表面积为121.92m^2/g、气孔率约13.15%、孔径为100~800nm。

关键词： sioc陶瓷多孔性造孔剂微观结构

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果壳粉作造孔剂制备sioc块体多孔陶瓷

陶瓷学报 2017年第4期38卷 553-558页

作者：李家科刘欣方文敏郭平春王艳香景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西景德镇333043

以含氢聚甲基硅氧烷(PHMS)为基础原料和果壳粉为造孔剂,以四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D4Vi)为交联剂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为裂纹抑制剂和Pt络合物为催化剂,通过热交联和在氮气气氛中热解工艺制备sioc多孔陶瓷。采用DSC、XRD、SEM和BET... 详细信息

以含氢聚甲基硅氧烷(PHMS)为基础原料和果壳粉为造孔剂,以四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D4Vi)为交联剂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为裂纹抑制剂和Pt络合物为催化剂,通过热交联和在氮气气氛中热解工艺制备sioc多孔陶瓷。采用DSC、XRD、SEM和BET等检测方法,研究了交联体热解的演变过程,以及热解温度和造孔剂添加量等因素对sioc陶瓷物相组成,显微形貌,比表面积和气孔率等影响规律。结果表明,在热解温度为600-1000℃范围,制备的sioc多孔陶瓷为无定形(非晶)态,孔径分布50 nm-300 nm,气孔率为5.75-19.33%。当热解温度为800℃时,未加造孔剂的sioc陶瓷比表面积为40.46 m^2/g、气孔率为9.45%;添加15%造孔剂的sioc陶瓷比表面积86.49 m^2/g、气孔率为19.33%。

关键词： sioc陶瓷多孔性果壳粉显微结构