【摘 要】
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聚合物先驱体陶瓷(PDCs),如PDC-SiC、PDC-SiOC和PDC-SiCN陶瓷等,具备密度小、耐高温、抗氧化和介电性能优异等优势,是高温吸波材料的备选者之一。近年来,硅基陶瓷在吸波领域
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聚合物先驱体陶瓷(PDCs),如PDC-SiC、PDC-SiOC和PDC-SiCN陶瓷等,具备密度小、耐高温、抗氧化和介电性能优异等优势,是高温吸波材料的备选者之一。近年来,硅基陶瓷在吸波领域受到广泛关注,一般采取引入吸波相(如纳米碳相等)的方法来改善其吸波性能,但纳米吸波相易团聚从而降低其导电性与吸波性能。而PDC法通过先驱体的设计对陶瓷的相组成和微结构进行调控,原位形成吸波相(如自由碳等),有效避免传统物理共混法中的团聚问题,从而改善陶瓷的吸波性能,因此PDC陶瓷在吸波领域有着广阔的发展前景。本文基于单源先驱体转换法,分别以烯丙基超支化聚碳硅烷(AHPCS)、聚硅氧烷(PSO)和聚硅氮烷(PSZ)为原料,通过化学反应引入含碳量高的化合物二乙烯基苯(DVB)对其进行改性,制备出一系列单源先驱体,并经交联、热解、高温退火制备出富碳硅基陶瓷,并通过多种表征方法对其合成机理、相组成、微结构和介电及吸波性能进行了研究。主要研究内容及结果如下:1.以DVB对AHPCS进行改性,制备出不同碳含量的单源先驱体PAD,并经PDC法制得富碳SiC/C陶瓷。研究表明:DVB的引入显著提高了陶瓷的自由碳含量,最高可达44.67wt%,而由纯AHPCS所得陶瓷的自由碳含量仅为6.62wt%。微结构表明原位形成的大量自由碳均匀分布在陶瓷基体中,形成导电网络,改善了陶瓷的介电及吸波性能。体系最小反射系数达-56.8dB,通过厚度调节在2-18GHz范围内的有效吸收带宽可达12.8GHz,是极具潜力的高温吸波材料。2.将PSO以DVB进行改性,制得一系列单源先驱体PSOD,再经PDC法制得富碳SiOC/C陶瓷。研究表明:DVB的引入降低了陶瓷产率,但将陶瓷自由碳含量由0.80wt%提高至25.45wt%。高温退火后自由碳有序度提高,构成导电网络,增加电导损耗和界面极化,提高了陶瓷的介电及吸波性能。最小反射系数为-49.81dB,通过厚度调节,在2-18GHz范围内有效吸收带宽可达14.48GHz,是优异的宽频可调吸波材料。3.以DVB和PSZ为原料,制备出一系列不同碳含量的单源先驱体PSZD,并经PDC法制得富碳SiCN/C陶瓷。研究表明:陶瓷自由碳含量因DVB的引入明显提高,从未加入DVB时的1.67wt%增加到39.72wt%。自由碳随退火温度的升高而逐渐有序成为导电网络,进而改善了陶瓷的介电及吸波性能。最小反射系数为-53.88dB,有效吸收带宽通过厚度调节在2-18GHz内可达14.48GHz,吸波性能优异。
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