通過聚合物前驅體制備陶瓷材料的技術路線具有成分和結構可控、低溫制備、均勻性和致密性好、制備復雜形狀的材料以及環保等優勢，因此被廣泛應用于陶瓷材料制備領域。以聚硅氮烷提供硅、碳、氮三種元素來源，開發制備SiCN陶瓷是一種新興技術，其作為一種新型半導體材料具備諸多優點而擁有廣泛的應用前景。

聚硅氮烷（全氫）的理想分子結構（來源：維基百科）

聚硅氮烷是一種非晶態的陶瓷材料，其化學成分和結構比較復雜——主鏈由硅氮原子交替構成，側鏈或為全氫，或為有機官能團，或連接其他元素。這種通過化學手段實現的連接，在原子水平上實現了材料中不同原子的均勻分布。制備的基本過程是聚硅氮烷前驅體（PSZ）熱解放出氫氣、甲烷等氣體，同時形成Si-C、Si-N、C-N鍵，并逐漸形成SiCN陶瓷。SiCN除了具有優異的高溫穩定性、抗氧化性、耐腐蝕性、高強度和高剛度等性能，也具有具有從環境到超高溫的半導體性——可用于高溫電子器件的支撐基板和封裝材料等，同時也可以用于制造各種傳感器和電容器等。

SiCN陶瓷結構模型（來源：Advanced Ceramics期刊February 2022）

該技術特點包括：聚硅氮烷前驅體在常溫下像油漆一樣使用，在低溫區間（200-400℃）交聯固化，紫外光、電子束也可以固化，在高溫下（600-1000℃）下轉變為SiCN陶瓷，激光、離子輻射也可以陶瓷化。而且它與基材之間形成化學鍵使得結合強度極高。這種聚合物轉化陶瓷（PDC）可以解決不同材料層間粘接問題，還能解決抗氧化、耐磨、耐水、耐化學品等表面防護問題。但是，聚硅氮烷制備技術難度大，需要嚴格的工藝控制和條件控制，同時也需要較高的技術水平和經驗，目前主要為國外領先材料企業進行商業化生產，是典型的尖端新材料，國內長期處于“卡脖子”狀態。

沈陽化工大學滕雅娣教授長期從事有機硅合成領域的研究，在SiCN陶瓷前驅體合成領域取得了一些突破，合成出聚硅氮烷樹脂系列產品，可用于制備聚合物衍生陶瓷（PDC），可用于制造樹脂基復合材料、陶瓷基復合材料或金屬基復合材料（CMC或MMC），可用作陶瓷粘接劑或陶瓷界面層，其中一些已經在某些領域獲得了應用。敬請期待5月14日，CAC2023廣州國際先進陶瓷展同期論壇。

粉體圈會務組

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