以松木和枇杷为模板低温烧结制备木材陶瓷

以松木和枇杷为模板,炭化后浸渍聚碳硅烷(PCS溶液),在低温下烧结制备出木材陶瓷,并分析了PCS浓度对其烧结制品重量、线收缩率、体积密度和微观形貌的影响。结果表明采用松木和枇杷为模板,浸渍PCS有机溶液,能够在1000℃低温下烧结出具有原始生物形貌的木材陶瓷。     

以废弃棉为模板低温烧结制备SiC遗态陶瓷

以废弃脱脂棉和精梳棉为生物模板,聚碳硅烷(PCS)为SiC陶瓷先驱体,采用浸渍法在惰性气氛下1 000℃低温热解制备出了SiC遗态陶瓷,为开发非木材原料废弃物制备环境材料提供了实验依据。研究了浸渍浆料中PCS含量对烧成产物微观形貌、物相结构、线收缩率、体积密度、元素组成和比表面积的影响。结果表明:脱脂棉和精梳棉遗态保持了纤维状,浸渍浆料后纤维遗态被PCS热解产物包裹,形成了主晶形为β-SiC的遗态陶瓷;脱脂棉模板对浆料的吸收更好;随浸渍浆料中PCS含量从10%增加至40%,陶瓷中β-SiC含量逐渐增多,线收缩率逐渐减小,体积密度逐渐增大,热解产物Si含量逐渐增多,比表面积逐渐减小。     

枇杷模板制备SiC多孔陶瓷的性能研究

针对目前SiC多孔陶瓷的高温烧结制备状况,选择以聚碳硅烷为先驱体及枇杷为模板低温烧结制备SiC多孔陶瓷。分析炭化和不同浓度PCS有机浆料对SiC多孔陶瓷体积密度和线收缩率的影响,再通过扫描电镜(SEM)观察和分析SiC多孔陶瓷的表面微观形貌。结果表明:在1000℃低温下成功烧出具有枇杷结构的SiC多孔陶瓷,且未炭化和炭化模板的线收缩率均大于原模板,PCS含量为10%加炭化烧结的模板体积密度最大。     

聚碳硅烷/二乙烯基苯与聚硅烷/二乙烯基苯的交联与裂解

以二乙烯基苯(DVB)作为交联剂的聚碳硅烷(PCS)／二乙烯基苯(DVB)和聚硅烷(PS)／二乙烯基苯(DVB)两种体系来制备SiC陶瓷．对比了DVB加入量对于交联状态、陶瓷产率的影响，用SEM观察裂解样品的微观结构，用XRD研究了裂解样品的相组成．实验结果表明：PS／DVB体系的陶瓷产率高于PCS／DVB体系；且PS／DVB体系的陶瓷微观结构比PCS／DVB体系致密；其XRD分析表明所得陶瓷含β-SiC．     

SiC涂层制备工艺对碳纤维抗氧化性的影响

采用先驱体浸渍裂解(PIP)法,在碳纤维表面制备了SiC涂层.研究了涂层制备工艺对编织体抗氧化性能的影响.结果表明,经质量分数为10%的聚碳硅烷(PCS)溶液循环浸渍裂解所得样品的抗氧化性能最佳,950℃保温30 min,该样品仍有30%的剩余,较原始碳纤维的完全失重温度提高了300℃.对SiC/碳纤维等温条件下氧化反应的动力学研究表明,材料的等温氧化反应在低温阶段(450~550℃)为扩散和反应共同控制,在高温阶段(550~700℃)为反应控制.基体材料的非等温氧化过程呈现自催化特征.     

PIP法制备孔径可调的有序多孔C/SiC复合材料

通过对原生态木材进行可控炭化,得到了保留木材生物形态的多孔炭模板(BPC),用有机硅烷前驱体对此模板浸渍进而裂解(PIP),可制备出孔径有序且大小可调的多孔炭/碳化硅复合材料(BPC/SiC).采用XRD,SEM,氮表面吸附等方法研究了复合材料的微观结构、抗氧化和力学性能等.结果表明PIP裂解产物为微晶态SiC,与多孔炭模板内表面结合良好,使炭模板氧化起始温度及峰值温度均提高150℃;控制浸渍剂浓度和浸渍次数,可控制复合材料的孔径尺寸和形状;浸渍-热解5次循环时,复合材料径向抗压强度可达56.7 MPa,6次循环时,轴向抗压强度可达17.0 MPa.     

聚碳硅烷的高温陶瓷化机理

通过TG-DTA,IR,XRD和SEM等测试方法分析研究聚碳硅烷(PCS)的热分解过程及在真空高温条件下物相成分及晶形的变化过程。研究结果表明:聚碳硅烷质量损失主要发生在300~700℃之间,300~450℃主要发生小分子聚合物以及裂解产生的分子碎片的挥发;450~650℃之间,Si—H和C—H键发生断裂,生成氢气、烷烃等气体;650~900℃,PCS发生有机无机转变,裂解产物开始具有无机特征;900~1200℃,裂解产物基本不再具有有机特征,PCS完全转化为无定型SiC;1 200℃以后,SiC结晶形成β-SiC和α-SiC,温度升高结晶度增加且伴随晶粒的长大,2 000℃时有SiC的升华现象,且2 000℃的XRD可以证明C在PCS的陶瓷化过程中有一定富余。     

低温烧结法制备Al2O3多孔陶瓷及性能研究

为降低氧化铝粉体合成温度、缩短反应时间,采用低温燃烧法合成了氧化铝粉体,并将粉体进一步制备成多孔氧化铝陶瓷.具体实验过程为:将滤纸浸渍在Al3+浓度不同的前驱体溶液中,在马弗炉中干燥和引燃滤纸;用H2 O2溶液处理低温燃烧合成的粉体,再将制备的粉体压制成型后于不同温度下烧结.研究了溶液中Al3+浓度和烧结温度对多孔氧化铝陶瓷的显气孔率、维氏硬度和气孔孔径的影响规律.实验结果表明:随溶液中Al3+浓度的增加,多孔氧化铝陶瓷的显气孔率和吸水率增加,氧化铝晶粒尺寸略有增大,维氏硬度降低;随烧结温度的升高,多孔氧化铝陶瓷的吸水率、显气孔率和维氏硬度皆呈下降趋势.     

聚二甲基硅烷的热裂解-气相色谱-质谱研究

聚二甲基硅烷(PDMS)具有不溶不熔的特性,本文使用热裂解-气相色谱-质谱(Py-GC-MS)研究了PDMS热裂解行为.通过对2种PDMS热裂产物差异的比较,试图获取与PDMS化学结构特征相关的信息,为聚碳硅烷(PCS)原料质量控制标准的制订提供基础信息.     

木材陶瓷的制备与性能研究

文章采用白松、桦木、青冈木与五合板为原料,制成木材陶瓷．对其各自的性能特征和形成机理进行了较系统的研究,证明了原木（如桦木）制备木材陶瓷的可行性．同时揭示了酚醛树脂在木材陶瓷中的双向作用,即：树脂对木材不同程度的固定与填充,使木材陶瓷的缺陷和表观、内部气孔率产生波动,导致强度、硬度的相应变化,并影响密度、电阻率等性能．     

先驱体转化法制备SiC/Al2O3-PCS陶瓷梯度复合材料

 以聚碳硅烷为先驱体,经过多次表面裂解-浸渍循环制备SiC/Al₂O₃-PCS陶瓷梯度复合材料.DTA-TG分析研究表明,裂解面抗高温氧化性能得到明显改善.显微红外及SEM扫描分析表明裂解表面内聚碳硅烷陶瓷先驱体全部转化为SiC,从裂解面向聚合物层的过渡为连续过渡,没有明显的界面.随着离裂解面的距离增加,Si-H键红外吸收强度逐步增强.     

发散法合成乙烯基封端的超支化聚碳硅烷

超支化聚碳硅烷具有耐高温、耐腐蚀、耐磨、良好流动性和溶解性,可望用于催化剂载体、陶瓷前驱体和发光材料等诸多领域.超支化聚碳硅烷合成方法有收敛法和发散法,其中收敛法通常仅用于合成较低代数的超支化聚碳硅烷.本文通过发散法,以廉价易得的甲基三氯硅烷与烯丙基溴格氏试剂反应,合成了超支化聚碳硅烷,并对所得产物进行了FT-IR、NMR、TGA和DSC等表征.     

苯基官能化乙烷桥键介孔材料的合成及其吸附性能研究

以1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷( BTSE)和正硅酸乙酯(TEOS)为混合硅源前驱物,苯基三甲氧基硅烷(PTMS)为偶联剂,聚乙氧基聚丙氧基聚乙氧基三嵌段共聚物(P123)为模板剂,采用一步法在酸性溶液中直接合成了苯基官能化乙烷桥键有序介孔材料(Ph-PMOs),并用红外光谱(FT-IR)、小角X射线衍射(SAXRD...     

织构化Sr_(0.4)Ba_(0.6)Nb_2O_6陶瓷的工艺研究

以熔盐法合成的各向异性的棒状铌酸锶钡陶瓷粉体为模板粉体,采用流延成型工艺,制备出织构化的铌酸锶钡陶瓷,研究了模板添加量及烧结温度与织构化陶瓷微观组织结构间的关系。实验结果表明:使用流延成型工艺可以制备晶粒定向排列的铌酸锶钡陶瓷,随着模板添加量的增加,陶瓷的织构化程度变大。在本实验的条件下,在1375℃烧结3h,模板加入量为30%时,铌酸锶钡陶瓷的织构化程度达到57%。     

成果推广

塑合木 塑合木是在木材内浸渍高分子单体或可聚合的预聚物,然后使其在木材内聚合,形成一种木材与塑料的复合材料。这种方法可以提高木材硬度(1倍以上)、耐磨性能(1—5倍)、抗弯强度(1倍以上)及尺寸稳定性(不易变形,吸湿速度大大减慢)。塑合木仍具有木材外观,而且手感比原来更好,如不易起毛,打磨后更显得光滑细腻。它还可以像木材一样进行加工、打磨、上漆、上胶粘合,是一种将低级木材改造成为高级木材的好方法。塑合木可用做扶手、手柄、仿红木家具、工艺美术品等。 一般桦木、杨木、松木等均可浸渍。浸渍液主要成分为苯乙稀。塑合木的性能随木材的种类与浸渍量而改变,浸渍增重越大,塑合木的比重、硬度、耐磨、抗弯强度、尺寸稳定性愈高;同时也与木材本身的质量比重有关,比重大的木材,浸渍量可以相对减少。为减少化学原料的消耗,可将木材加工成精坯,再进行浸渍处理,然后再打磨或上漆。     

植物结构铝基复合材料的制备及热学性能

为研制新型复合材料,将植物结构引入到金属基复合材料的制备中.该文以柳桉木材为模板,先将其转变为多孔碳,再通过铝合金和硅树脂的浸渍,制备了具有木材结构的Al/C、Al/(SiC+C)两种铝基复合材料,并通过扫面电镜、热膨胀仪和导热仪对复合材料的微观结构、热膨胀性能及导热性能进行了研究,建立了导热模型.结果发现该复合材料的结构由所选模板的结构决定,这与以往结构完全由人为控制的金属基复合材料不同;并且其热膨胀系数明显低于铝合金,导热系数(98.2和95.4 W·m~(-1)·K~(-1))远高于由木材转化的多孔碳(2.22 W·m~(-1)·K~(-1)).     

无机硬模板HMS制备介孔碳工艺

以硅基介孔材料HMS(hexagonal mesoporous silica)为硬模板,以蔗糖为碳源,通过在N2气氛下高温碳化蔗糖,并利用氢氟酸除去模板制成介孔碳.分析了蔗糖填充方法、碳化温度和蔗糖与HMS的质量比对产品介孔碳结构的影响,并利用X衍射衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、低温氮吸附-脱附及傅里叶红外(FT-IR)对样品进行了表征.结果表明,将一定量的蔗糖分两步填入HMS介孔中有利于碳源在模板孔道中均匀分布,有助于有序介孔碳的形成;碳化温度对最终产品碳的结构影响显著,适宜的碳化温度为800℃;蔗糖与HMS的质量比也直接影响产品的结构,两者的质量比过高或过低均难以形成介孔碳,最优比例为1.300∶1;所制成的介孔碳具有蠕虫状结构,比表面积可达2433m2/g.     

采用棉花模板制备生物形态Co_3O_4

以天然棉花为模板,经硝酸钴溶液浸渍后在自然气氛下高温煅烧得到具有纳米尺度、多孔结构的生物形态Co3O4纤维材料.研究表明:煅烧温度为600℃时,得到的Co3O4纤维不仅完全去除作为模板的棉花,而且还很好地保留了棉花的宏观形貌和微观结构特征.     

Bi0.5Na0.5TiO3无铅压电陶瓷的结构有序化控制

以片状SrTiO3晶粒作为模板,使用模板晶粒生长法(TGG)控制制备[001]取向的有序化Bi0.5Na0.5TiO3压电陶瓷,同时研究了过量Bi2O3、烧结温度以及掺MnO对Bi0.5Na0.5TiO3有序度的影响.研究结果表明,过量Bi2O3的最佳掺入量为BNT粉料质量的1%;1190℃是合适的烧结温度,在1190℃下,BNT-1试样的有序度相对较高,有序度为88.2%;MnO的加入有效地提高了试样的有序度,并且降低了试样的烧结温度,同时也使得烧结温度范围变窄.在烧结温度为1170℃下,掺质量分数为0.3% MnO的BNT-1试样的有序度为91.1%.     

控制合成变化粒径的SiOx纳米粒子

文章采用聚丙烯酰胺水凝胶为模板,以Na2SiO3作为SiOx的硅源,通过控制聚丙烯酰胺水凝胶模板中Na2SiO3溶液的浓度,合成了可变粒径的SiOx粒子,其粒径范围分别为220～250 nm、160～190 nm和10～20 nm;并通过场发射扫描电镜(FSEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及红外光谱(IR)等对所制备的SiOx纳米粒子的形貌和成分进行表征.