一种具有丰富界面相的SiCN陶瓷纤维及其制备方法、应用

本发明涉及sicn陶瓷纤维，尤其是一种具有丰富界面相的sicn陶瓷纤维及其制备方法、应用。

背景技术：

1、研发集“耐高温、承力、吸波”等多功能于一体的高温吸波陶瓷纤维，是发展先进空天隐身装备亟需突破的关键瓶颈。目前，常见的高温吸波陶瓷纤维为sic纤维，其长时使用温度不超过1200℃，更高温度下会发生sicxoy杂质相的显著分解，造成纤维力学性能急剧下降。sicn陶瓷纤维具有优异的耐高温性能，在1400℃以上才发生组成结构的变化，且具有宽域可调控的介电性能，在高温吸波应用领域比sic纤维更有优势，受到了多内外研究者的广泛关注。但是，sicn陶瓷纤维的导电组分被si3n4和无定形sicxny等绝缘组分包裹，导致其漏电电流较小，电导损耗的贡献值也较小。

技术实现思路

1、本发明提供一种具有丰富界面相的sicn陶瓷纤维及其制备方法、应用，用于克服现有技术中sicn陶瓷纤维导电性能不佳等缺陷。

2、为实现上述目的，本发明提出一种具有丰富界面相的sicn陶瓷纤维的制备方法，包括以下步骤：

3、s1：以含si-n主链的先驱体和含si-c主链的先驱体为原料，将两种先驱体溶解到有机溶剂中，搅拌均匀，得到混合溶液；

4、s2：将所述混合溶液在惰性气氛条件下进行热回流处理以使两种先驱体形成化学键合界面；

5、s3：将经过步骤s2的混合溶液在加热条件下减压蒸馏，得到具有丰富界面键合的双组分先驱体聚合物；

6、s4：对所述双组分先驱体聚合物进行熔融纺丝、辐射不熔化和热解，以将界面键合遗传至无机陶瓷中，得到具有丰富界面相的sicn陶瓷纤维。

7、为实现上述目的，本发明还提出一种具有丰富界面相的sicn陶瓷纤维，由上述所述制备方法制备得到。

8、为实现上述目的，本发明还提出一种具有丰富界面相的sicn陶瓷纤维的应用，将上述所述制备方法制备得到的sicn陶瓷纤维或者上述所述sicn陶瓷纤维用于制备高温吸波结构复合材料。

9、与现有技术相比，本发明的有益效果有：

10、本发明提供的具有丰富界面相的sicn陶瓷纤维的制备方法，以含si-n主链的先驱体和含si-c主链的先驱体为原料，利用两者的相似相容特性和互补反应活性，获得具有丰富界面键合的双组分先驱体聚合物。将上述先驱体进行熔融纺丝、辐射不熔化和高温热解等步骤，制备得到具有丰富界面相的sicn陶瓷纤维。本发明制备的sicn陶瓷纤维具有丰富的界面相，一方面来源于先驱体界面键合的热解遗传，一方面来源于含有si-c主链先驱体热解形成sic微晶颗粒的界面。相比已有报道的sicn纤维制备方法，本发明提供的制备方法主要有以下三大优点：1、所用双组分先驱体对空气敏感度较低，易于简化纤维制备工艺流程，降低纤维制备成本；2、丰富的界面相可以形成较多的极化损耗位点，使sicn纤维具有优异的电磁吸波性能；3、sicn纤维中含有较多的sic纳米微晶颗粒，能够显著提高纤维的高温稳定性能。因此，本发明制备的sicn陶瓷纤维可很好的应用在制备高温吸波结构复合材料。

技术特征：

1.一种具有丰富界面相的sicn陶瓷纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述含si-n主链的先驱体为聚硅氮烷或者聚硅氮碳烷；所述含si-c主链的先驱体为聚碳硅烷。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述含si-n主链的先驱体和含si-c主链的先驱体的质量比例为5:1～1:5。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述有机溶剂为二甲苯、甲苯、四氢呋喃和二甲基甲酰胺中的一种。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述热回流处理具体为：

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，在加热条件下减压蒸馏具体为：

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s4中，所述熔融纺丝具体为：

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s4中，所述辐射不熔化具体为：

9.一种具有丰富界面相的sicn陶瓷纤维，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到。

10.一种具有丰富界面相的sicn陶瓷纤维的应用，其特征在于，将权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的sicn陶瓷纤维或者权利要求9所述sicn陶瓷纤维用于制备高温吸波结构复合材料。

技术总结
本发明公开一种具有丰富界面相的SiCN陶瓷纤维及其制备方法、应用，该制备方法以含Si‑N主链的先驱体和含Si‑C主链的先驱体为原料，利用两者的相似相容特性和互补反应活性，获得具有丰富界面键合的双组分先驱体聚合物。将上述先驱体进行熔融纺丝、辐射不熔化和高温热解等步骤，制备得到具有丰富界面相的SiCN陶瓷纤维。本发明提供的制备方法所用双组分先驱体对空气敏感度较低，易于简化纤维制备工艺流程，降低纤维制备成本；丰富的界面相可以形成较多的极化损耗位点，使SiCN纤维具有优异的电磁吸波性能；SiCN纤维中含有较多的SiC纳米微晶颗粒，能够显著提高纤维的高温稳定性能。

技术研发人员：龙鑫,邵长伟,王小宙,王兵,苟燕子,韩成,张晓山,王应德
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13