通过聚合物前驱体制备陶瓷材料的技术路线具有成分和结构可控、低温制备、均匀性和致密性好、制备复杂形状的材料以及环保等优势，因此被广泛应用于陶瓷材料制备领域。以聚硅氮烷提供硅、碳、氮三种元素来源，开发制备SiCN陶瓷是一种新兴技术，其作为一种新型半导体材料具备诸多优点而拥有广泛的应用前景。

聚硅氮烷（全氢）的理想分子结构（来源：维基百科）

聚硅氮烷是一种非晶态的陶瓷材料，其化学成分和结构比较复杂——主链由硅氮原子交替构成，侧链或为全氢，或为有机官能团，或连接其他元素。这种通过化学手段实现的连接，在原子水平上实现了材料中不同原子的均匀分布。制备的基本过程是聚硅氮烷前驱体（PSZ）热解放出氢气、甲烷等气体，同时形成Si-C、Si-N、C-N键，并逐渐形成SiCN陶瓷。SiCN除了具有优异的高温稳定性、抗氧化性、耐腐蚀性、高强度和高刚度等性能，也具有具有从环境到超高温的半导体性——可用于高温电子器件的支撑基板和封装材料等，同时也可以用于制造各种传感器和电容器等。

SiCN陶瓷结构模型（来源：Advanced Ceramics期刊February 2022）

该技术特点包括：聚硅氮烷前驱体在常温下像油漆一样使用，在低温区间（200-400℃）交联固化，紫外光、电子束也可以固化，在高温下（600-1000℃）下转变为SiCN陶瓷，激光、离子辐射也可以陶瓷化。而且它与基材之间形成化学键使得结合强度极高。这种聚合物转化陶瓷（PDC）可以解决不同材料层间粘接问题，还能解决抗氧化、耐磨、耐水、耐化学品等表面防护问题。但是，聚硅氮烷制备技术难度大，需要严格的工艺控制和条件控制，同时也需要较高的技术水平和经验，目前主要为国外领先材料企业进行商业化生产，是典型的尖端新材料，国内长期处于“卡脖子”状态。

沈阳化工大学滕雅娣教授长期从事有机硅合成领域的研究，在SiCN陶瓷前驱体合成领域取得了一些突破，合成出聚硅氮烷树脂系列产品，可用于制备聚合物衍生陶瓷（PDC），可用于制造树脂基复合材料、陶瓷基复合材料或金属基复合材料（CMC或MMC），可用作陶瓷粘接剂或陶瓷界面层，其中一些已经在某些领域获得了应用。敬请期待5月14日，CAC2023广州国际先进陶瓷展同期论坛。

粉体圈会务组

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