1。1。3  碳化硅陶瓷膜的制备方法

关于碳化硅陶瓷膜的制备，主要有三种制备方法：化学气相沉积法法、聚合物前驱 体转化法和溶胶-凝胶法。在此我们选择有机前驱体转化法来制备碳化硅陶瓷膜[4]。

化学气相沉积法制备碳化硅陶瓷膜的原理是利用有机泡沫体的热解，形成碳化支撑 体，以此作为模板，通过 CVI 技术将 SiC 陶瓷物料涂覆到已碳化的高聚物支撑体上，再 经烧结氧化去除模板从而获得高气孔率的 SiC 陶瓷膜。通过化学气相沉积法制得的陶 瓷膜密度很高，强度也非常高，几乎可以达到同类制品强度的 2 倍。但这种制备方法对 实验设备的要求非常高，且制备工艺繁复冗杂，并不利于工业上的大规模生产。论文网

溶胶-凝胶法制备碳化硅陶瓷膜的原理是利用原料凝胶化过程中，在胶体粒子的堆积 以及凝胶处理、热处理过程中控制气体进出，形成可控的膜结构。溶胶-凝胶工艺是一 种新的制备陶瓷膜的工艺，与其它工艺相比有其独特之处。溶胶-凝胶法制备的陶瓷膜可控制产生纳米级气孔，主要用来制备微孔陶瓷材料。其优点十分明显，制备工艺非常 简单、制膜过程方便，膜厚和膜孔径可控，可以制得纳米级孔径并且气孔分布孔径分布 宽且均匀的陶瓷膜或复合膜，由于得天独厚的优势，溶胶-凝胶法正在成为无机分离膜 制备工艺中最为活跃的研究领域。然而有其优必有其劣，溶胶-凝胶法需要大量的有机 物参与制备，成本很高，生产效率低。

有机前驱体转化法是在陶瓷组分中添加有机或无机化学物质，通过化学反应等产生 挥发气体， 经干燥和烧结后获得陶瓷膜。有机前驱体转化法更容易制得一定形状、组 成和密度的陶瓷膜，孔径厚度可控。这种制备方法的缺点主要是对原料的要求高，工艺 条件不易控制，整个制备工艺过程难以进行精确的量化控制。

有机前驱体转化法制备碳化硅陶瓷膜有以下 2 种选择：

(1)在氧化铝基质上浸渍聚碳硅烷(PCS)涂层，在 200℃下放置一小时，在 Ar 气流下 以 5℃/min 的升温速度加热到 700℃，再进行两小时的高温热转化，最后在 Ar 气气氛中 冷却至室温，即可得到碳化硅膜。

(2)分别在α-Al2O3 和γ-Al2O3 多孔支撑体上浸渍聚碳硅烷(PCS)涂层，在无氧条件下

800℃高温下进行热转化，制备得到碳化硅膜。

1。2  有机前驱体转化法及其特点

1。2。1 PCS 在有机前驱体法中的应用

陶瓷的制备方法多种多样，主要有高温烧结法、气相沉积法和有机前驱体转化法三 种。

前驱体转化技术是指通过前驱体高分子热裂解的得到SiC，而非通过粉末原料进行 高温烧结获得SiC，并在支撑体上进行冷却获得碳化硅陶瓷膜。前驱体转化技术弥补了 粉末烧结对于原料的依赖，如果通过粉末烧结法制备碳化硅陶瓷，对于原料的纯度、组 成、颗粒尺寸都有非常严格的要求，并且原料颗粒和最终陶瓷产物很难达到原子尺度上 的均匀混合，陶瓷要求的转化温度过高和成型工艺难度较大，而前驱体转化法在解决和 避免了这些问题之余还对陶瓷产物的物理及机械性能都进行了很大改善，最重要的是前 驱体转化法可以更容易地控制陶瓷产物的形态。前驱体转化技术起始于20世纪70年代中 叶，随之而出现了多种多样的碳化硅陶瓷前驱体及其对应的碳化硅陶瓷，其中聚碳硅烷、 聚甲基硅烷[8]制备SiC则最具代表性。

有机前驱体转化法制备SiC陶瓷膜的原理则是在不与低聚物前驱体的支撑体上将含联生成碳化硅陶瓷，最后高温处理得到陶瓷膜。此法最突出的特点即其产物形态的可设 计性，即前驱体聚合物可以通过分子设计控制其组成和微观结构，使之具有潜在的化学 反应活性基团，便于交联，使热转化后的陶瓷产率较高。前驱体转化法中最关键的步骤 是低聚物前驱体的合成，前驱体的性质优劣直接影响到所制备的SiC陶瓷膜的性能。SiC 陶瓷膜前驱体的设计原则和方向应该满足以下四点要求[9-11]：文献综述