【摘要】：聚合物先軀體陶瓷為一種新型的陶瓷材料,具有非常獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能,在高溫微傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、儲(chǔ)能材料等方面具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和科學(xué)研究意義。由于聚合物先驅(qū)體陶瓷的導(dǎo)電性是制備壓力傳感器和溫度傳感器的重要基礎(chǔ),因此,關(guān)于聚合物先驅(qū)體導(dǎo)電性能的調(diào)控及導(dǎo)電機(jī)理的研究具有必要性和重要性。本課題以聚氮硅烷(PSN)為原料制備聚合物先驅(qū)體陶瓷(SiCN),通過(guò)成分、溫度以及熱處理方式的改變來(lái)調(diào)控聚合物先驅(qū)體陶瓷導(dǎo)電性,并研究成分-結(jié)構(gòu)-電性能關(guān)系。第一部分,研究二乙烯基苯(DVB)含量對(duì)聚合物先驅(qū)體微結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性的影響,設(shè)計(jì)DVB含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為0、10%、20%、30%、50%。第二部分,熱處理溫度對(duì)SiCN先驅(qū)體陶瓷導(dǎo)電性、壓阻特性及微結(jié)構(gòu)的影響,其中選取20 wt%DVB的陶瓷樣品結(jié)構(gòu)-性能進(jìn)行了詳細(xì)的表征與分析。第三部分,利用微波的選擇性加熱和即時(shí)性加熱的特點(diǎn)對(duì)SiCN先驅(qū)體陶瓷進(jìn)行后處理,研究微波后處理對(duì)其導(dǎo)電性及微結(jié)構(gòu)的影響。其中性能測(cè)試主要包括室溫電導(dǎo)率和壓力-電阻變化;成分、結(jié)構(gòu)等表征包括:物相分析(XRD)、成分分析、拉曼光譜以及X光電子能譜分析等等。研究結(jié)果表明,DVB的加入能夠有效地調(diào)控SiCN先驅(qū)體陶瓷的導(dǎo)電性,隨著DVB含量的增加及熱處理溫度的提高導(dǎo)電性逐漸增大。X射線衍射表明SiCN先驅(qū)體陶瓷在熱處理溫度為1500oC時(shí)未出現(xiàn)明顯結(jié)晶,表明DVB修飾的SiCN陶瓷具有良好的抗結(jié)晶性能;拉曼光譜顯示出聚合物先驅(qū)體陶瓷的典型特征峰D峰和G峰,結(jié)果表明是否含有DVB對(duì)拉曼峰有明顯影響,而DVB含量多少對(duì)拉曼峰影響微弱,即存在DVB有利于促進(jìn)游離碳有序化,隨著DVB含量的增加游離碳含量也增加增加,但DVB含量對(duì)游離碳有序度、大小影響微弱;壓阻測(cè)試表明SiCN先驅(qū)體陶瓷的壓阻性隨著DVB含量的增加而增強(qiáng);結(jié)合拉曼分析和壓阻性能測(cè)試結(jié)果,可以推斷DVB含量對(duì)聚合物先驅(qū)體陶瓷的導(dǎo)電性的影響,主要是由于游離碳含量變化(大小不變)導(dǎo)致游離碳間距離變化,進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)電場(chǎng)變化引起的。20%DVB-SiCN聚合物先驅(qū)體陶瓷的電導(dǎo)率隨著后處理溫度的增大而提高很多,1500oC熱處理的樣品導(dǎo)電率提高了近4個(gè)數(shù)量級(jí),主要是由于隨著熱處理溫度的提高,游離碳相不僅有序度增大了,而且游離碳區(qū)間的距離也變小,內(nèi)電場(chǎng)加強(qiáng)所致。同樣溫度下,微波后處理SiCN聚合物先驅(qū)體陶瓷的電導(dǎo)率與傳統(tǒng)熱處理相比有明顯提高,微波熱處理1000oC的電導(dǎo)率比傳統(tǒng)熱處理提高了近40倍。進(jìn)一步的Raman和XPS分析,發(fā)現(xiàn)微波熱處理后SiCN聚合物先驅(qū)體陶瓷的電導(dǎo)率增大的原因主要是由于微波與先驅(qū)體陶瓷的游離碳發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用引起游離碳由sp3雜化向sp2雜化轉(zhuǎn)變,使電導(dǎo)率增加。綜上所述,DVB含量、熱處理溫度以及微波后處理等方式都能夠?qū)iCN聚合物先驅(qū)體陶瓷的導(dǎo)電性實(shí)現(xiàn)有效的調(diào)控。深入的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系分析表明,摻雜DVB使先驅(qū)體陶瓷的導(dǎo)電性增加的原因是游離碳含量增多,游離碳彼此間的距離減小,使內(nèi)電場(chǎng)加強(qiáng)所致;提高熱處理溫度使先驅(qū)體陶瓷的導(dǎo)電性增加的原因是游離碳相有序度增大和游離碳區(qū)間的距離變小的綜合作用;微波熱處理使先驅(qū)體陶瓷的導(dǎo)電性增加的原因是使游離碳由sp3雜化向sp2雜化轉(zhuǎn)變,即游離碳相有序度增大。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ174.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 苗元華,王文全,褚明輝,范翊,羅勁松,張立功,安立楠;非晶態(tài)SiCN陶瓷的高溫電導(dǎo)率[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);2005年06期

2 邢素麗,王軍,曾竟成,肖加余;新型碳化硅先驅(qū)體的制備及其性能研究[J];宇航材料工藝;2002年03期

3 郭秀生,陳朝輝,向陽(yáng)春;氮化硼先驅(qū)體的合成與研究[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2003年02期

4 熊亮萍;許云書;;陶瓷先驅(qū)體聚合物的應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2007年04期

5 劉靜宇;陳朝輝;簡(jiǎn)科;;先驅(qū)體轉(zhuǎn)化2D C_f/SiC復(fù)合材料的拉伸行為研究[J];稀有金屬材料與工程;2007年S3期

6 王亞洲;陳立新;宋家樂(lè);;聚合物陶瓷先驅(qū)體材料的合成與應(yīng)用[J];中國(guó)膠粘劑;2008年09期

7 黃小忠;李文芳;馮春祥;王超英;杜作娟;;含鈹先驅(qū)體的合成與表征[J];高科技纖維與應(yīng)用;2009年04期

8 謝征芳,陳朝輝;活性填料控制的先驅(qū)體裂解陶瓷的尺寸變化[J];金屬學(xué)報(bào);2002年04期

9 張俊寶,雷廷權(quán),溫廣武,周玉;先驅(qū)體法合成氮化硼研究進(jìn)展[J];材料科學(xué)與工藝;2000年02期

10 張俊寶,溫廣武,賈德昌,雷廷權(quán),周玉;硅氧氮陶瓷的先驅(qū)體法合成及性能的研究[J];航空材料學(xué)報(bào);2001年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前6條

1 蔣進(jìn)明;王松;李偉;陳朝輝;;先驅(qū)體浸漬裂解結(jié)合反應(yīng)熔滲法制備C_f/ZrC-SiC復(fù)合材料[A];第十七屆全國(guó)高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集[C];2012年

2 劉洪麗;扈世有;楊久俊;曲烈;李海明;趙雪蓮;;不同種類陶瓷先驅(qū)體制備不銹鋼陶瓷涂層的研究[A];第十七屆全國(guó)高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集[C];2012年

3 劉一楊;李波;陳素芬;張占文;王朝陽(yáng);漆小波;羅真理;黃勇;;聚間亞苯基硼碳化硼先驅(qū)體的合成[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)（2005）[C];2005年

4 楊昕宇;梁曉娟;向衛(wèi)東;;先驅(qū)體及其溶劑對(duì)凝膠成塊性質(zhì)的影響[A];中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)特種玻璃分會(huì)第三屆全國(guó)特種玻璃會(huì)議論文集[C];2007年

5 李永清;陳朝輝;張長(zhǎng)瑞;向陽(yáng)春;周新貴;陳革;周安郴;;有機(jī)先驅(qū)體在陶瓷成形中的應(yīng)用研究進(jìn)展[A];94'全國(guó)結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、金屬/陶瓷封接學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1994年

6 羅征;周新貴;余金山;王洪磊;趙爽;楊備;楊會(huì)永;殷劉彥;;以新型先驅(qū)體浸漬裂解制備3D SiCf/SiC復(fù)合材料力學(xué)性能研究[A];第十七屆全國(guó)高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集[C];2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 羅征;采用LPVCS為先驅(qū)體制備SiC/SiC復(fù)合材料及其高溫性能研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

2 劉桂林;基于聚合物和富勒烯異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的研究[D];江南大學(xué);2017年

3 趙丹;耐超高溫陶瓷先驅(qū)體及其復(fù)合材料的制備和性能研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

4 曹峰;耐超高溫碳化硅纖維新型先驅(qū)體研究及纖維制備[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2002年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王仙麗;SiCN前驅(qū)體陶瓷的制備及其吸波性能研究[D];山東大學(xué);2015年

2 葛青;烷基取代咪唑類離子液體聚合物在溶液中的聚集過(guò)程及應(yīng)用[D];浙江理工大學(xué);2017年

3 侯一心;先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備SiAlCN陶瓷及其電性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

4 向智梅;新型鋯基（ZrC和ZrB_2）陶瓷先驅(qū)體及先驅(qū)體纖維的制備與裂解研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2016年

5 張曉娟;聚碳/硼烷先驅(qū)體的合成及B-C陶瓷微球的制備與性能研究[D];西南科技大學(xué);2016年

6 褚罡;PIP工藝制備C/ZrC(ZrB_2)-SiC復(fù)合材料及其性能研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

7 胡天嬌;聚鋁碳硅烷溶液及其沉淀性能的研究與應(yīng)用[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

8 高倩;硅碳氮先驅(qū)體陶瓷的制備及其電性能[D];華北電力大學(xué);2014年

9 郭靜霞;聚合物先驅(qū)體陶瓷法制備SiC/Si_3N_4納米復(fù)合材料及其力學(xué)性能研究[D];鄭州大學(xué);2017年

10 羅晶;陶瓷先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備SiCON陶瓷的研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2012年

，

本文編號(hào)：2276811