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陶瓷学报2025年第03期:新型聚硅氮烷的陶瓷化及氮化硅纳米线生长机制研究

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作者:董法海;朱楠楠;张丽娟;温广武;

单位:山东理工大学材料科学与工程学院;山东理工大学工程陶瓷研究院;山东理工大学增材制造研究院;

摘要:为了系统研究了丙烯酸酯改性聚硅氮烷(A-PSZ)的低温热固化行为及高温热解特性,通过40℃~200℃真空热处理结合红外光谱(FT-IR)分析,揭示了丙烯酸酯基团在固化初期(<200℃)通过自由基聚合主导交联反应。200℃时交联度达到97.5%,固化试样在氮气中1000℃热解后陶瓷产率高达81.7%。研究表明,A-PSZ在1450℃~1500℃热解时,β-Si_3N_4纳米线的生长(直径100 nm~500 nm)机制为气—固(VS)机制,XRD与TEM结果证实其晶相组成受热解温度调控:1450℃产物以非晶SiCN为主,1500℃时β-SiC、SiO2、α-Si_3N_4、β-Si_3N_4晶相共存。研究通过分子设计与工艺优化,为开发兼具高陶瓷产率及Si3N4纳米线的可控制备提供了新策略。

关键词:聚硅氮烷;;SiCN陶瓷;;陶瓷化;;Si_3N_4纳米线

基金资助:国家重点研发计划项目(2022YFB3706300);; 山东理工大学杰出教授项目(4012/119014)