近年來，為了減少溫室氣體排放，業界對功能材料的綠色制造工藝的需求越來越大，陶瓷制造業也不例外。2022年11月1日，東北大學宣布，該校工程研究生院的一個研究小組利用無金屬催化劑在室溫下成功合成了陶瓷前驅體高分子。

查閱資料得知，有機前驅體制備陶瓷材料是近些年來發展起來的制備陶瓷材料的新方法，與傳統制備陶瓷材料相比，具有可在分子尺度上設計，近凈尺寸成型，裂解溫度低，高溫性能好等不可比擬的優點，為制備陶瓷材料的前沿研究，尤其適合制備復雜形狀零部件。

有機前驅體合成陶瓷材料的一般過程

而環狀硅氧烷是具有硅氧烷鍵的環狀有機化合物的總稱，由硅和氧的Si-O-Si鍵組成，具有物理化學結構豐富，價廉易得，對空氣和水都不敏感，性價比高等突出的優勢，非常適用于開發有機-無機混合材料，利用硅作為反應點可以引入各種有機功能團。

但是利用硅和氧合成硅氧烷基聚合物會涉及到貴金屬催化劑的使用，這在反應溫度、著色和因催化劑金屬殘留而產生的降解方面帶來了問題。 另一方面，就算使用無金屬路易斯酸（硼催化劑）進行合成，其副反應的凝膠化也是一個問題。

最終成果

為了解決上述問題，東北大學研究小組通過優化反應條件，包括單體比例、單體濃度和無金屬反應時間，同時使用硼催化，成功地在室溫下合成了高分子的環狀硅氧烷前體（見本文開頭的圖片）。 這些分子在聚合主鏈中不含碳氫化合物間隔物，這使得后處理和取代物的引入成為可能。

由于TMCS單體濃度降低到0.4M以下，反應時間縮短到2小時，因此可防止前體高分子的支鏈結構中形成凝膠。前驅體聚合物含有硅倍半氧烷/硅氧烷成分以提高熱穩定性，并含有可以引入取代物的活性Si-H基團。

另外在本研究中，利用前體聚合物的熱固性反應，還生產了一種集透光性、疏水性和630℃以上的熱穩定性于一體的獨立薄膜。該薄膜的介電性能可以通過改變共聚物成分和交聯方法來調整。

熱固化反應機理

此次開發的混合材料具有不含金屬、可在低溫下發生反應和可重塑功能的優點，因此有望應用于電子元件封裝劑、粘合劑和耐熱涂層。

粉體圈Coco編譯

本文為粉體圈原創作品，未經許可，不得轉載，也不得歪曲、篡改或復制本文內容，否則本公司將依法追究法律責任。