[發明專利]一種含鉿硅硼碳氮高溫吸波陶瓷及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210048349.7
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114276149A
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 孔杰;宋燕;劉子玉;朱潤秋
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58;C04B35/622
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明提供了一種含鉿硅硼碳氮吸波陶瓷的制備方法，屬于吸波材料技術領域。首先制備超支化聚合物，再與四(二乙基氨基)鉿進行交聯，將鉿元素引入超支化聚合物中形成含鉿聚硼硅氮烷前驅體，最后通過熱解實現前驅體到陶瓷的轉化。此方法獲得的含鉿聚硼硅氮烷前驅體結構可控，經熱解得到的含鉿硅硼碳氮陶瓷在高溫退火時能夠生成HfC相、SiC相、HfB₂相。這種原位生成的多相陶瓷集耐高溫性能和吸波性能于一體。SiBCNHf(25)陶瓷的最小反射系數在11.1GHz、厚度為2.5mm時可達?56.71dB，室溫下在匹配厚度為2.70mm時有效吸收帶寬可達3.4GHz，其在600℃時有效吸收帶寬仍可以覆蓋2.16GHz。

技術領域

本發明涉及高溫吸波材料技術領域，特別涉及一種含鉿硅硼碳氮高溫吸波陶瓷及其制備方法和應用。

背景技術

高速飛行器(≥5馬赫)及航空發動機尾噴管后延部位、調節片等器件的高溫隱身具有很大難度，主要因為劇烈的氣動熱以及燃氣沖刷會使其表面溫度達到1000～2200℃，目前常用的吸波劑，如磁損耗、電阻損耗或雙復型吸波劑均無法滿足要求。這是由于磁性吸波劑的居里溫度(Tc)較低，如Ba₃Me₂Fe₂₄O₄₁(Me＝Co、Cu、Ni)鐵氧體的Tc在360～440℃，鎳鋅鐵氧體為570℃，Li_0.5Fe_2.5O₄最高為670℃，當使用溫度超過Tc后會發生相變轉為順磁體，鐵磁性吸波功能消失。而電阻損耗型的碳系材料、導電聚合物在1000～2200℃下，會發生高溫氧化、熱分解。

因此目前高溫環境下工作的吸波材料的研究主要集中在陶瓷基復合材料。最為普遍使用的半導體材料碳化硅陶瓷由于其吸波頻帶窄，用作飛行器的高溫吸波材料還有很大挑戰。

發明內容

有鑒于此，本發明目的在于提供一種含鉿硅硼碳氮高溫吸波陶瓷及其制備方法和應用，本發明提供的含鉿硅硼碳氮吸波陶瓷耐高溫、高溫下吸波頻帶寬。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種含鉿硅硼碳氮高溫吸波陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

將二氯甲基乙烯基硅烷與硼烷二甲基硫醚混合，進行加成反應，得到多官能度活性單體；

將所述多官能度活性單體、二氯甲基硅烷和六甲基二硅氮烷混合，進行聚合反應，得到含Si–H的超支化聚硼硅氮烷前驅體；

將所述含Si–H的超支化聚硼硅氮烷前驅體、四(二乙基氨基)鉿和超干溶劑混合，進行交聯反應，得到含鉿聚硼硅氮烷前驅體；

在惰性氣體氛圍下，將所述含鉿聚硼硅氮烷前驅體進行熱解反應，得到含鉿硅硼碳氮高溫吸波陶瓷。

優選的，所述二氯甲基乙烯基硅烷與硼烷二甲基硫醚的摩爾比為3～3.3:1。

優選的，所述硼烷二甲基硫醚、二氯甲基硅烷、六甲基二硅氮烷的摩爾比為1:1:(4～6)。

優選的，所述聚合反應的溫度為160～200℃，時間為3～5h。

優選的，所述含鉿聚硼硅氮烷前驅體中，四(二乙基氨基)鉿的質量含量為1～40％。

優選的，所述交聯反應包括第一交聯和第二交聯，所述第一交聯的溫度為80～100℃，保溫時間為3～5h；

所述第二交聯的溫度為300～400℃，保溫時間為2～4h。

優選的，所述熱解反應的溫度為1000～1100℃，保溫時間為2～4h。

本發明提供了上述制備方法制備得到含鉿硅硼碳氮高溫吸波陶瓷。