燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)等極端環(huán)境下的多物理量感知和數(shù)據(jù)采集對于現(xiàn)有測試技術(shù)來說一直是一大挑戰(zhàn)。內(nèi)部的傳感器除了要能夠承受高溫、高壓以及高腐蝕等極端條件以外,還需要始終保持其穩(wěn)定的功能性。而隨著空天技術(shù)的不斷發(fā)展,對傳感器的精度,穩(wěn)定性,尺寸以及易安裝性等也提出了更高的要求。微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS,Micro-Electro-Mechanical System）的發(fā)展為在極端環(huán)境系統(tǒng)中嵌入高可靠性、高集成度的微型傳感器提供了可能,但是MEMS傳感器在極端環(huán)境下的應(yīng)用強(qiáng)烈依賴于新材料的發(fā)展。目前最常用的基于半導(dǎo)體Si以及Si C的MEMS傳感器最高使用溫度一般不超過500℃。聚合物先驅(qū)體轉(zhuǎn)化陶瓷（Polymer Derived Ceramics,PDCs）是一類通過聚合物前驅(qū)體的高溫?zé)峤廪D(zhuǎn)化而來的高溫陶瓷材料,具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性,耐氧化/腐蝕特性,高蠕變阻力以及多功能性（包括優(yōu)異的半導(dǎo)體特性和壓阻特性）。此外通過聚合物先驅(qū)體進(jìn)行陶瓷轉(zhuǎn)化的工藝可以很容易實(shí)現(xiàn)先驅(qū)體陶瓷的微成型。因此,先驅(qū)體陶瓷可以作為制造適用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)等極端環(huán)境的MEMS溫度/壓力傳感器的候選材料。目前基于先驅(qū)體陶瓷的溫度... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：172 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

不同體系硅基先驅(qū)體陶瓷對應(yīng)的聚合物先驅(qū)體類型[14]

(4)進(jìn)一步地高溫?zé)崽幚?>1400℃)會導(dǎo)致非晶硅基陶瓷發(fā)生結(jié)晶化,從而形成納米晶陶瓷。通過先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備致密陶瓷存在著較大的難點(diǎn)。在上述第三步通過惰性氣氛下的高溫?zé)峤鈱?shí)現(xiàn)有機(jī)聚合物向無機(jī)硅基陶瓷轉(zhuǎn)化的過程中,小分子的逸出極易導(dǎo)致陶瓷內(nèi)部產(chǎn)生孔隙和裂紋,并伴有較大的體積收縮。這些問題極大的限制了先驅(qū)體陶瓷的完整性,致密度以及陶瓷產(chǎn)率。因此在1990s之前,先驅(qū)體陶瓷技術(shù)主要用于制備纖維,涂層以及陶瓷粉末等。本節(jié)將簡要介紹目前普遍應(yīng)用的先驅(qū)體轉(zhuǎn)化致密陶瓷的制備方法。

Riedel等人于1992年首先利用壓力輔助的粉末成型方法制備出了致密的先驅(qū)體轉(zhuǎn)化SiCN陶瓷[48]。壓力輔助粉末成型方法的一般步驟包括聚合物先驅(qū)體的固化交聯(lián)制備難熔固態(tài)先驅(qū)體;通過球磨處理獲得精細(xì)的固態(tài)先驅(qū)體粉末;對先驅(qū)體粉末進(jìn)行壓力成型制備致密先驅(qū)體胚體;高溫?zé)峤猥@得致密先驅(qū)體陶瓷。該成型方法的關(guān)鍵步驟在于固化交聯(lián)過程以及壓力成型過程[49]。在固化交聯(lián)過程中,優(yōu)化的交聯(lián)溫度能夠使得交聯(lián)后的固態(tài)先驅(qū)體粉末具有高的交聯(lián)程度以及良好的塑形成型能力,從而提高后續(xù)的壓力成型能力和陶瓷產(chǎn)率。而在壓力成型過程中,兩種致密化方法能夠被選擇:冷壓成型和溫壓成型[50]。通過普通的單軸冷壓或者冷等靜壓,致密化后的固態(tài)先驅(qū)體胚體最高能夠達(dá)到84%的致密度,對應(yīng)高溫?zé)峤夂蟮玫较闰?qū)體陶瓷的密度能夠達(dá)到93%。從圖1-4可以看出,溫壓成型能夠進(jìn)一步提高固態(tài)先驅(qū)體的致密度。其原因在于溫度的引入能夠使得先驅(qū)體粉末發(fā)生顯著的的塑性變形,從而消除了顆粒之間的孔隙;其次在保溫過程中,先驅(qū)體的交聯(lián)能力被進(jìn)一步提高,先驅(qū)體顆粒之間能夠通過進(jìn)一步交聯(lián)而形成連續(xù)的三維聚合物網(wǎng)絡(luò)。通過溫壓成型致密化后的先驅(qū)體胚體能夠達(dá)到92.5%的致密度,而經(jīng)過1000℃熱解后的先驅(qū)體陶瓷具有97%的相對密度。針對聚合物先驅(qū)體粉末成型的方法,后續(xù)又發(fā)展了將交聯(lián)后的固態(tài)先驅(qū)體與原始的液態(tài)先驅(qū)體混合冷壓的制備路線,這在本質(zhì)上與以上兩種方法是相同的。1.2.2.2液態(tài)成型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]孔隙率對炭材料電阻率的影響(英文)[J]. 孫天鳴,董利民,王晨,郭文利,王莉,梁彤祥.  新型炭材料. 2013(05)

博士論文
[1]若干半導(dǎo)體非晶化相變的結(jié)構(gòu)及化學(xué)鍵演化規(guī)律的第一性原理研究[D]. 孫瑜.吉林大學(xué) 2016



本文編號：2944716