陶瓷前驅體是獲得目標陶瓷產(chǎn)物前的一種存在形式,大多是以有機 - 無機配合物或混合物固體存在,也有部分是以溶膠形式存在。一般先通過合成一定組成的聚合物,聚合物再經(jīng)高溫裂解得到陶瓷。使用陶瓷前驅體可以制備出高硬度、高溫穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性、絕緣性、耐磨性等優(yōu)異性能的先進陶瓷材料。此外,相較于先進陶瓷材料,陶瓷前驅體可以實現(xiàn)多種成型工藝,如注模壓制、離子蒸發(fā)沉積、噴霧干燥等,制備出多種形態(tài)的陶瓷材料,如薄膜、涂層、纖維、多孔體等,滿足不同領域的特殊需求。在陶瓷前驅體的制備過程中,需要嚴格控制反應溫度和時間,以確保其質量和性能。廣東耐高溫陶瓷前驅體涂料
后處理過程中,為了提高陶瓷材料的性能,可以采用以下2種方法:①燒結:根據(jù)陶瓷材料的種類和所需的性能,確定合適的燒結溫度和時間。高溫下的燒結能促進顆粒結合和晶體生長,增強陶瓷的力學性能。通常使用惰性氣氛(如氮氣或氬氣)來防止氧化和雜質的形成,以確保陶瓷的純度和穩(wěn)定性。燒結過程需要使用專門設計的燒結爐,其具有精確的溫度控制和環(huán)境管理功能,以確保燒結過程的穩(wěn)定性和一致性。②表面處理:使用研磨工具和材料對陶瓷成品進行研磨和拋光,去除表面的粗糙度、瑕疵和不規(guī)則性,使得陶瓷表面更加光滑和均勻,提高其耐腐蝕性和耐磨性。根據(jù)需求,對陶瓷成品進行涂層處理。涂層可提供額外的保護、改變表面性能或增加特定功能,常見涂層包括陶瓷涂層、金屬涂層和有機涂層等。內蒙古防腐蝕陶瓷前驅體批發(fā)價掃描電子顯微鏡可以觀察陶瓷前驅體的微觀形貌和顆粒大小。
陶瓷前驅體在能源領域的應用面臨諸多挑戰(zhàn):成本與環(huán)境方面。①降低成本:目前,一些高性能的陶瓷前驅體材料的制備成本較高,這限制了其在能源領域的大規(guī)模應用。例如,某些稀土元素摻雜的陶瓷材料,由于稀土元素的稀缺性和高成本,使得材料的整體成本居高不下。要實現(xiàn)陶瓷前驅體在能源領域的廣泛應用,需要開發(fā)低成本的制備工藝和原材料,降低生產(chǎn)成本。②環(huán)境友好性:在陶瓷前驅體的制備過程中,可能會使用一些有毒有害的化學試劑,產(chǎn)生廢水、廢氣等污染物,對環(huán)境造成一定的影響。因此,需要關注陶瓷前驅體制備過程的環(huán)境友好性,開發(fā)綠色制備工藝,減少對環(huán)境的污染。
陶瓷前驅體的選擇需要考慮反應活性、成本與可獲取性及環(huán)境健康影響:①與其他組分的反應性:如果制備過程中涉及多種前驅體或添加劑,要考慮前驅體與它們之間的反應活性,確保反應能按預期進行,形成所需的陶瓷相。②分解溫度與速率:前驅體的分解溫度和速率會影響陶瓷的制備工藝和性能。分解溫度應適中,分解速率要可控,以保證陶瓷的形成過程均勻、穩(wěn)定。③成本因素:前驅體的成本直接影響陶瓷的生產(chǎn)成本,在滿足性能要求的前提下,應選擇成本較低的前驅體,以提高經(jīng)濟效益。④可獲取性與供應穩(wěn)定性:前驅體應易于獲取,且供應穩(wěn)定,避免因原料短缺影響生產(chǎn)。⑤毒性與安全性:選擇前驅體時要考慮其毒性和對人體健康的影響,盡量選擇低毒、安全的前驅體,以保障生產(chǎn)人員的安全和環(huán)境的友好。⑥環(huán)境友好性:前驅體的制備和使用過程應盡量減少對環(huán)境的污染,符合環(huán)保要求。陶瓷前驅體在脫脂過程中,需要控制升溫速率,以防止產(chǎn)生裂紋和變形。
陶瓷前驅體在航天領域具有廣闊的應用前景,主要體現(xiàn)在應用領域拓展:①熱防護系統(tǒng):陶瓷前驅體制備的陶瓷基復合材料可用于航天器的熱防護系統(tǒng),如航天飛機的機翼前緣、鼻錐等部位。這些材料能夠承受高溫氣流的沖刷和熱輻射,保護航天器內部的結構和設備免受高溫破壞。②航空發(fā)動機:陶瓷前驅體可用于制備航空發(fā)動機的熱障涂層、渦輪葉片等部件。熱障涂層能夠有效降低發(fā)動機部件的工作溫度,提高發(fā)動機的效率和可靠性;渦輪葉片采用陶瓷基復合材料制造,可以在高溫下保持良好的力學性能,提高發(fā)動機的推力和燃油經(jīng)濟性。③衛(wèi)星部件:陶瓷前驅體可用于制造衛(wèi)星的天線、太陽能電池板支撐結構等部件。陶瓷材料具有優(yōu)異的電絕緣性能、熱穩(wěn)定性和抗輻射性能,能夠保證衛(wèi)星在復雜的空間環(huán)境下長期穩(wěn)定工作。熱壓燒結是將陶瓷前驅體轉化為致密陶瓷材料的常用工藝之一。廣東耐高溫陶瓷前驅體涂料
國家出臺了一系列政策支持陶瓷前驅體相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。廣東耐高溫陶瓷前驅體涂料
陶瓷前驅體在能源領域的具體應用案例:一、太陽能電池領域:在鈣鈦礦太陽能電池中,陶瓷前驅體可以用于制備鈣鈦礦材料。通過溶液法或氣相沉積法,將含有鉛、碘、甲胺等元素的陶瓷前驅體轉化為具有優(yōu)異光電性能的鈣鈦礦薄膜。這種鈣鈦礦薄膜具有高吸收系數(shù)、長載流子擴散長度和合適的禁帶寬度,能夠有效提高太陽能電池的光電轉換效率。二、催化領域:浙江大學機械 306 實驗室錢森煜碩士生基于墨水直寫式打印,研制了一款具有聚甲基丙烯酸甲酯微球的陶瓷前驅體打印墨水,通過打印和燒結,制備了具有二級孔隙的多孔 SiC 陶瓷,并將其運用于甲醇重整制氫載體,以提高微反應器的氫氣產(chǎn)量。在 280°C 的溫度和 30000ml?g-1?h-1 的空速下,其甲醇轉化率和產(chǎn)氫量分別可達 90.95% 和 44.96ml/min。廣東耐高溫陶瓷前驅體涂料