先驱体转化SiBCN陶瓷的制备、性能与应用

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作者 邵长伟 王驰原 +1 位作者 龙鑫 王小宙 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第1期40-65,共26页

先驱体转化法是制备高性能陶瓷材料的重要方法,尤其在连续纤维及其复合材料(FRCMC)的制备、元素组成与微结构调控等方面具有显著优势。先驱体转化SiBCN陶瓷具有多元素含量可调、化学键合结构可控的特点,构建了不同结构特征和特殊性能的... 先驱体转化法是制备高性能陶瓷材料的重要方法,尤其在连续纤维及其复合材料(FRCMC)的制备、元素组成与微结构调控等方面具有显著优势。先驱体转化SiBCN陶瓷具有多元素含量可调、化学键合结构可控的特点,构建了不同结构特征和特殊性能的陶瓷材料。近几年,先驱体转化SiBCN陶瓷发展呈现出新的特点,结构功能一体化设计与制备技术受到了国内外的广泛关注。本文主要梳理了2016年至今先驱体转化SiBCN陶瓷的国内外研究进展,首先简要介绍先驱体转化SiBCN陶瓷的主要特点,然后以先驱体转化陶瓷产物的典型特点为分类依据,分别从SiBCN陶瓷先驱体及其陶瓷产物、连续SiBCN陶瓷纤维、SiBCN基复合材料和功能化SiBCN陶瓷4个方面综述了主要研究进展,提出了未来发展趋势和重点任务,期望为SiBCN陶瓷研制与应用研究提供参考,促进我国先进陶瓷材料的发展进步。 展开更多

关键词 先驱体转化陶瓷 硅硼碳氮陶瓷(SiBCN) 陶瓷纤维 陶瓷基复合材料 功能陶瓷

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聚硼硅氮烷的表征及其流变性能

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作者 王小宙 王军 +2 位作者 唐云 李文华 王浩 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1211-1215,共5页

以二氯甲基硅烷、三氯化硼、六甲基二硅氮烷为起始原料,采用缩聚法合成了新型SiBNC陶瓷前驱体——聚硼硅氮烷(PBSZ),其产率达90%。通过调节二氯甲基硅烷的用量可获得不同软化点的前驱体。采用改进的毛细管流变仪,首次对熔融纺丝状态时P... 以二氯甲基硅烷、三氯化硼、六甲基二硅氮烷为起始原料,采用缩聚法合成了新型SiBNC陶瓷前驱体——聚硼硅氮烷(PBSZ),其产率达90%。通过调节二氯甲基硅烷的用量可获得不同软化点的前驱体。采用改进的毛细管流变仪,首次对熔融纺丝状态时PBSZ的流变特性进行了研究。结果表明,PBSZ熔融纺丝时,剪切速率在10～110s-1范围内时,为切力变稀流体,非牛顿指数为0.83～0.90,表观粘度为440～2460Pa.s,粘流活化能约为142kJ/mol。PBSZ纺丝性能良好,纤维连续无断头长度>1600m,纤维直径<20μm。 展开更多

关键词 聚硼硅氮烷 合成 流变性 熔融纺丝

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先驱体转化法制备Si-B-N-C陶瓷纤维及表征 被引量：5

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作者 唐云 王军 +3 位作者 李效东 李文华 王浩 王小宙 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1515-1518,共4页

以聚硼硅氮烷为先驱体，经熔融纺丝、不熔化处理及氮气中高温热解、烧结得到Si—B—N．C陶瓷纤维．利用元素分析、FTIR、XRD、高温热重分析等手段对Si—B—N—C纤维的组成、结构以及高温稳定性和抗氧化性等进行了表征．结果表明，纤维... 以聚硼硅氮烷为先驱体，经熔融纺丝、不熔化处理及氮气中高温热解、烧结得到Si—B—N．C陶瓷纤维．利用元素分析、FTIR、XRD、高温热重分析等手段对Si—B—N—C纤维的组成、结构以及高温稳定性和抗氧化性等进行了表征．结果表明，纤维主要由Si3N4，BN和SiC等相组成，其室温抗拉强度为2．1GPa，弹性模量为230GPa，具有很好的非晶稳定性和高温抗氧化性，惰性气氛中可保持非晶至1700℃，空气中加热至1100℃以下时无增重，在1100～1400℃温度范围内增重约3．3％． 展开更多

关键词 Si-B-N—C陶瓷纤维 先驱体转化法 聚硼硅氮烷 耐高温 抗氧化

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自由碳的脱除对SiC纤维微观结构和性能的影响 被引量：5

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作者 曹适意 王军 +1 位作者 王浩 王小宙 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期529-534,共6页

采用加氢烧成法脱碳,制备了不同自由碳含量的连续SiC纤维。通过元素分析、红外、X射线衍射和拉伸试验等手段对纤维的脱碳过程、元素组成、微观结构和性能进行了分析。结果表明:加氢烧成通过抑制脱H_2反应、促进脱CH_4反应而实现有效脱碳... 采用加氢烧成法脱碳,制备了不同自由碳含量的连续SiC纤维。通过元素分析、红外、X射线衍射和拉伸试验等手段对纤维的脱碳过程、元素组成、微观结构和性能进行了分析。结果表明:加氢烧成通过抑制脱H_2反应、促进脱CH_4反应而实现有效脱碳,且氢气浓度越高,纤维中的碳含量越低。纤维芯部元素分布均匀,表明该方法可以实现均匀脱碳,但表面出现很薄的富碳层,这是纤维经氢气处理后表面吸附氧形成的富氧层在高温烧成时分解所致。自由碳的脱除引起纤维晶粒长大,密度增加,孔隙率降低,电阻率升高,拉伸强度与拉伸模量提高。近化学计量SiC纤维具有优异的综合性能。 展开更多

关键词 自由碳 SIC纤维 结构与性能 氢气

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难熔金属聚合物的合成及其转化制备超高温陶瓷 被引量：1

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作者 高强 韩成 +1 位作者 王小宙 王应德 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第11期76-86,共11页

聚合物先驱体转化法是制备超高温陶瓷的重要方法之一,它立足于元素有机聚合物的分子结构设计与可控构筑,实现对转化所得陶瓷微观结构与宏观性能的调控。具有单一分子结构与良好线性度的难熔金属聚合物,在转化制备超高温陶瓷尤其是连续... 聚合物先驱体转化法是制备超高温陶瓷的重要方法之一,它立足于元素有机聚合物的分子结构设计与可控构筑,实现对转化所得陶瓷微观结构与宏观性能的调控。具有单一分子结构与良好线性度的难熔金属聚合物,在转化制备超高温陶瓷尤其是连续超高温陶瓷纤维方面具有显著优势。系统总结了超高温陶瓷性能对难熔金属聚合物组元与分子结构的设计要求,综述了国内外难熔金属聚合物转化制备超高温陶瓷的最新研究进展与趋势,尤其是较为全面地总结了难熔金属聚合物的分子链构筑与调控方法,以期促进超高温陶瓷研发,推动超高温陶瓷在航空航天、核能等领域的应用。 展开更多

关键词 难熔金属聚合物 超高温陶瓷 分子设计 陶瓷纤维 分子结构

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浅谈军校非生物学专业本科生“生物学基础”课程的教学实践 被引量：2

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作者 王晓燕 王小宙 +1 位作者 王干 谢斯思 《高校生物学教学研究（电子版）》 2016年第1期13-15,共3页

为全面提高军事院校学生的科学文化素质,国防科学技术大学理学院面向全校非生物专业的本科生开设了公共基础课"生物学基础"。该课程是将基础知识、前沿进展与军事背景相结合的综合性课程,为军事高等院校进行素质教育提供重要... 为全面提高军事院校学生的科学文化素质,国防科学技术大学理学院面向全校非生物专业的本科生开设了公共基础课"生物学基础"。该课程是将基础知识、前沿进展与军事背景相结合的综合性课程,为军事高等院校进行素质教育提供重要内容。通过对"生物学基础"课程教学的探索,就面向军校非生物专业本科生开设"生物学基础"课程的必要性、内容、建设及考核方式进行了初步探讨,提出了针对该课程建设的具体措施,初步形成了开设这门课程的思路和方案,为完善"生物学基础"课程体系提供了参考和借鉴。 展开更多

关键词 生物学基础 军校非生物专业本科生 教学内容 教学建设

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聚甲基硅烷的研究进展

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作者 高波 王浩 王小宙 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1772-1777,共6页

聚甲基硅烷是SiC陶瓷前体的一种,该前体含有大量的活性Si—H键,易于低温固化交联,因此受到了越来越多的关注。本文介绍了聚甲基硅烷主要合成方法,包括Wurtz耦合聚合法、超声合成法、脱氢耦合法和电化学合成法;讨论了聚甲基硅烷的改性方... 聚甲基硅烷是SiC陶瓷前体的一种,该前体含有大量的活性Si—H键,易于低温固化交联,因此受到了越来越多的关注。本文介绍了聚甲基硅烷主要合成方法,包括Wurtz耦合聚合法、超声合成法、脱氢耦合法和电化学合成法;讨论了聚甲基硅烷的改性方法如热交联改性或化学改性,对改性聚甲基硅烷的性能作了比较,并对今后的研究方向作了展望。 展开更多

关键词 聚甲基硅烷 前体 合成 改性

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液态聚碳硅烷的一步超声缩合制备及其表征

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作者 郭洪亮 王小宙 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2800-2805,共6页

液态聚碳硅烷(LPCS)是先驱体浸渍-裂解法(PIP)制备SiC陶瓷基复合材料的理想先驱体。以甲基氢二氯硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷、二溴甲烷、金属钠为原料,经Wurtz缩合反应一步制备了含活性基团的LPCS。在超声波和醚助剂条件下,反应在40℃保... 液态聚碳硅烷(LPCS)是先驱体浸渍-裂解法(PIP)制备SiC陶瓷基复合材料的理想先驱体。以甲基氢二氯硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷、二溴甲烷、金属钠为原料,经Wurtz缩合反应一步制备了含活性基团的LPCS。在超声波和醚助剂条件下,反应在40℃保温4 h即可完成,合成收率超过90%。采用Fourier变换红外光谱、核磁共振、紫外-可见光光谱、热重分析等对LPCS进行表征。结果表明:LPCS具有Si—C键的主链结构,同时形成了部分Si—Si键。所合成的LPCS含有丰富的Si—H、CH=CH_(2)等活性基团,1200℃以上热解后可转化为SiC,陶瓷产率最高为48.8%(质量分数)。 展开更多

关键词 液态聚碳硅烷 Wurtz反应 超声波 合成与表征

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HfC陶瓷先驱体的制备及其性能研究 被引量：1

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作者 张丽艳 王小宙 王亦菲 《材料科学》 2017年第8期716-724,共9页

HfC陶瓷具有优异的耐超高温性能,在航空航天领域具有广阔的应用前景。本文以四氯化铪、乙酰丙酮、甲醇、1,4-丁二醇为原料合成了HfC陶瓷先驱体。采用元素分析、红外光谱、XPS、TG-MS等对先驱体的组成、结构及无机化过程进行了表征。结... HfC陶瓷具有优异的耐超高温性能,在航空航天领域具有广阔的应用前景。本文以四氯化铪、乙酰丙酮、甲醇、1,4-丁二醇为原料合成了HfC陶瓷先驱体。采用元素分析、红外光谱、XPS、TG-MS等对先驱体的组成、结构及无机化过程进行了表征。结果表明:先驱体主要含有Hf、C、O、Cl元素,铪与碳以Hf-O-C键的形式相连。在无机化过程中部分碳链断裂,有大量的小分子逸出。另外采用元素分析、XRD、SEM等对陶瓷产物的组成、结构与性能进行了表征。结果表明:Ar气氛下1600℃处理后产物仍存在氧化铪相,真空条件下1200℃碳热还原发生,1600℃热处理后只有碳化铪陶瓷相。 展开更多

关键词 HFC 超高温 先驱体 陶瓷

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先驱体转化法制备高性能Si-B-N陶瓷纤维 被引量：4

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作者 唐云 王军 +3 位作者 李效东 李文华 王小宙 王浩 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2009年第23期2750-2754,共5页

以聚硼硅氮烷为先驱体,经熔融纺丝、不熔化处理以及在氨气气氛中高温裂解制备了Si-B-N陶瓷纤维.利用元素分析、FTIR、XRD、SEM和波导法等对纤维的组成结构和性能进行了表征.结果表明:Si-B-N纤维的组成为Si1.13BN2.47,室温下纤维的抗拉... 以聚硼硅氮烷为先驱体,经熔融纺丝、不熔化处理以及在氨气气氛中高温裂解制备了Si-B-N陶瓷纤维.利用元素分析、FTIR、XRD、SEM和波导法等对纤维的组成结构和性能进行了表征.结果表明:Si-B-N纤维的组成为Si1.13BN2.47,室温下纤维的抗拉强度为1.8GPa,弹性模量为196GPa;纤维具有很好的高温稳定性,在惰性气氛中可以保持非晶状态至1700℃,加热至1850℃结晶,形成Si3N4和BN等相.同时,纤维表现出优良的介电性能,室温下,在测试频率为2～18GHz时,其平均介电常数和介电损耗角正切值分别为3.68和0.0042.该纤维有望成为新型耐高温透波复合材料的候选增强材料. 展开更多

关键词 Si-B-N陶瓷纤维 先驱体转化法 聚硼硅氮烷 透波纤维 耐高温

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先驱体法连续碳化硅纤维及其氧化行为研究进展 被引量：2

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作者 王永寿 王小宙 王应德 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期3081-3090,共10页

先驱体法连续碳化硅(SiC)纤维在航空、航天和核能领域具有广泛的应用前景。SiC纤维在高温氧化环境中的氧化行为对于复合材料的研究极为重要,本文概述了国内外先驱体法连续SiC纤维的研究现状,综述了SiC纤维的氧化类型、氧化过程、氧化动... 先驱体法连续碳化硅(SiC)纤维在航空、航天和核能领域具有广泛的应用前景。SiC纤维在高温氧化环境中的氧化行为对于复合材料的研究极为重要,本文概述了国内外先驱体法连续SiC纤维的研究现状,综述了SiC纤维的氧化类型、氧化过程、氧化动力学与性能退化机制的研究现状,提出了SiC纤维及其氧化行为研究的发展方向。 展开更多

关键词 先驱体法 碳化硅纤维 氧化行为

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