微-納結(jié)構(gòu)PDc-SiCNO陶瓷的制備.pdf

1、微/納結(jié)構(gòu)陶瓷如微執(zhí)行器、微傳感器、分子篩及催化劑載體等在軍工航天、微電子、醫(yī)療設(shè)備、生物細(xì)胞學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，并朝著精密化、圖案化和微型化的方向發(fā)展。最近，國(guó)際上發(fā)展出一種新型有機(jī)聚合物前驅(qū)體熱解法制備陶瓷的工藝(Polymer Derived Ceramics，簡(jiǎn)稱PDC陶瓷)，具有分子可設(shè)計(jì)性、液相成型和低溫?zé)Y(jié)成型等特點(diǎn)，是制備微/納米陶瓷結(jié)構(gòu)的優(yōu)良選材。嵌段共聚物自組裝技術(shù)能構(gòu)建出形態(tài)多樣且長(zhǎng)程有序的復(fù)雜微觀結(jié)構(gòu)，

2、是制備高精度微觀結(jié)構(gòu)的主流技術(shù)。因此，本文以嵌段共聚物F127(PEO106-PPO70-PEO106)為模板劑，聚乙烯硅氮烷(PVSZ)為陶瓷先驅(qū)體，結(jié)合嵌段共聚物自組裝技術(shù)和聚合物先驅(qū)體陶瓷轉(zhuǎn)化技術(shù)制備微/納米結(jié)構(gòu)陶瓷(PDC-SiCNO陶瓷)，對(duì)其工藝路徑、化學(xué)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)演變機(jī)理、介電性能和疏水特性等進(jìn)行了詳細(xì)研究，研究?jī)?nèi)容如下:
　　研究了選擇性溶劑、基底、攪拌時(shí)間和燒結(jié)速率等變量對(duì)微結(jié)構(gòu)PDC-SiCNO陶瓷的影響，考察

3、了微米級(jí)微結(jié)構(gòu)PDC-SiCNO陶瓷的制備工藝。結(jié)果表明:選用聚四氟乙烯為基底，乙醇/二甲苯為溶劑體系，將溶液攪拌時(shí)間控制在8-12h，熱交聯(lián)時(shí)間控制在40min，熱解升溫速率控制在0.5℃/min時(shí)，能制備出微米尺度的PDC-SiCNO陶瓷微結(jié)構(gòu)，從而確定了微米級(jí)微結(jié)構(gòu)PDC-SiCNO陶瓷的制備路徑。
　　研究了溶劑蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)時(shí)間和原材料配比等變量對(duì)微結(jié)構(gòu)PDC-SiCNO陶瓷的影響，考察了不同微米級(jí)微結(jié)構(gòu)和微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)

4、PDC-SiCNO陶瓷的制備工藝。結(jié)果表明:通過(guò)控制溶劑蒸發(fā)溫度可制備得到球狀、棒狀、十字架、長(zhǎng)方體等不同微米級(jí)PDC-SiCNO陶瓷微結(jié)構(gòu);通過(guò)控制溶劑蒸發(fā)時(shí)間捕捉到了不同微米陶瓷球的演變中間相結(jié)構(gòu)，并分析了不同微米陶瓷球結(jié)構(gòu)的演變路徑;通過(guò)調(diào)控不同PVSZ/F127的質(zhì)量配比，制備出了微/納米復(fù)合層狀、泡沫狀結(jié)構(gòu)等微結(jié)構(gòu)PDC-SiCNO陶瓷，確定了制備微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)PDC-SiCNO陶瓷的工藝路徑;同時(shí)進(jìn)一步研究了不同微結(jié)構(gòu)PDC