中國(guó)粉體網(wǎng)訊  聚合物轉(zhuǎn)化陶瓷（PDCs）技術(shù)，即通過有機(jī)高分子聚合物經(jīng)過高溫裂解制備無機(jī)陶瓷的技術(shù)。常見的陶瓷體系包括SiC、Si₃N₄、BN、AlN等二元體系，SiCN、SiCO、BCN等三元體系，以及SiCNO、SiBCN、SiBCO、SiAlCN、SiAlCO等四元體系。

常見的 Si 基陶瓷體系以及對(duì)應(yīng)的前驅(qū)體

聚合物轉(zhuǎn)化陶瓷技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)粉末燒結(jié)法制備陶瓷技術(shù)的突破。傳統(tǒng)陶瓷燒結(jié)技術(shù)一般是利用相應(yīng)陶瓷粉末進(jìn)行成型和高溫?zé)�結(jié)。對(duì)于SiC、Si₃N₄等共價(jià)鍵陶瓷材料，燒結(jié)困難，通常需要燒結(jié)助劑和很高的燒結(jié)溫度。與傳統(tǒng)粉末燒結(jié)技術(shù)相比，聚合物轉(zhuǎn)化陶瓷技術(shù)具有制備溫度低、成型工藝性好、前驅(qū)體分子設(shè)計(jì)性強(qiáng)、陶瓷高溫性能好等多種優(yōu)勢(shì)，是先進(jìn)陶瓷制備的重要技術(shù)。

在眾多陶瓷體系中，聚合物轉(zhuǎn)化SiCN陶瓷表現(xiàn)出良好的高溫穩(wěn)定性、抗氧化性、抗蠕變等特性，并具有良好的高溫半導(dǎo)體特性、優(yōu)異的壓阻效應(yīng)等，同時(shí)聚合物轉(zhuǎn)化SiCN技術(shù)也是制備SiC/Si₃N₄復(fù)合材料的重要手段，得到了廣泛的研究。聚合物轉(zhuǎn)化SiCN陶瓷制備的基本過程包括：有機(jī)Si/C/N聚合物的合成、聚合物的交聯(lián)成型、聚合物的高溫裂解等。裂解過程一般在900-1100℃之間完成，裂解后的陶瓷一般為非晶態(tài)陶瓷，在更高的溫度下熱處理可以制備晶態(tài)SiC/Si₃N₄復(fù)相陶瓷。

根據(jù)前驅(qū)體中骨架的基本結(jié)構(gòu)單元，SiCN陶瓷前驅(qū)體主要可以分為兩類：聚硅氮烷和聚硅碳氮亞酰胺。聚硅氮烷前驅(qū)體的骨架單元是Si-N-Si結(jié)構(gòu)，聚硅碳氮亞酰胺的骨架單元是Si-N=C=N-Si結(jié)構(gòu)。與聚硅氮烷相比，聚硅碳氮亞酰胺對(duì)空氣敏感性高，制備存儲(chǔ)條件要求高，近二十年才被用于SiCN陶瓷的制備，發(fā)展較晚。聚硅氮烷合成工藝成熟，原料簡(jiǎn)單，是發(fā)展較為成熟的前驅(qū)體，目前已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。

時(shí)至今日，SiCN陶瓷的半導(dǎo)體特性得到了廣泛研究，基于SiCN半導(dǎo)體特性的傳感器應(yīng)用也得到了較為成熟的研究。例如，有研究者通過粉末燒結(jié)法分別制備了鋁改性和石墨烯改性SiCN塊體陶瓷溫度傳感器，并通過分壓電路實(shí)現(xiàn)了溫度向輸出電壓的轉(zhuǎn)換，傳感器表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。

另外，由于SiCN陶瓷電阻隨溫度變化也非常敏感，在高溫使用時(shí)如何將溫度信號(hào)和壓力信號(hào)有效分離、消除溫度的干擾是SiCN陶瓷在高溫壓力傳感器領(lǐng)域應(yīng)用的難點(diǎn)之一。

2022年6月1日，中國(guó)粉體網(wǎng)將在山東濟(jì)南舉辦第一屆半導(dǎo)體行業(yè)用陶瓷材料技術(shù)研討會(huì)，屆時(shí)，來自沈陽(yáng)化工大學(xué)的滕雅娣教授將帶來題為《SiCN陶瓷：一種新型半導(dǎo)體材料》的報(bào)告。屆時(shí)，滕雅娣教授將講解聚合物轉(zhuǎn)化技術(shù)制備SiCN陶瓷以及SiCN陶瓷作為一種新型半導(dǎo)體材料的重要應(yīng)用。

專家介紹：

滕雅娣，女，工學(xué)博士，沈陽(yáng)化工大學(xué)教授，從事有機(jī)硅合成領(lǐng)域的研究，在SiCN陶瓷前驅(qū)體合成領(lǐng)域取得了一些突破，合成出聚硅氮烷樹脂系列產(chǎn)品，可用于制備聚合物衍生陶瓷（PDC），制造樹脂基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料或金屬基復(fù)合材料（CMC或MMC），以及用于陶瓷粘接劑或陶瓷界面層。

參考來源：馬百勝.聚硅氮烷轉(zhuǎn)化SiCN陶瓷結(jié)構(gòu)性能及傳感器應(yīng)用

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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