陶瓷纤维概述（下）
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作者:山西长风新能源
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发布时间: 2020-08-01
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非氧化物陶瓷纤维最具有代表性的是SiC纤维，在SiC纤维的基础上，又开发了SiCN、SiBCN、SiCZr、SiCAl等高性能陶瓷纤维。它们兼具高性能与结构优势，高性能体现在耐高温和抗蠕变两方面、结构优势是指这类纤维可用作金属基复合材料和陶瓷基复合材料的增强相。本节主要以SiC纤维为代表描述非氧化物陶瓷纤维的研究概况。
非氧化物陶瓷纤维最具有代表性的是SiC纤维，在SiC纤维的基础上，又开发了SiCN、SiBCN、SiCZr、SiCAl等高性能陶瓷纤维。它们兼具高性能与结构优势，高性能体现在耐高温和抗蠕变两方面、结构优势是指这类纤维可用作金属基复合材料和陶瓷基复合材料的增强相。本节主要以SiC纤维为代表描述非氧化物陶瓷纤维的研究概况。
最新研发进展评述
自20世纪70年代日本东北大学Yajima提出用聚碳硅烷转化法制备SiC陶瓷纤维以来，前驱体聚合物转化法成为制备陶瓷纤维最有效和最有潜力的方法。为了提高SiC纤维的耐热温度，日本相继开发了三代SiC纤维，第三代SiC纤维是对聚碳硅烷改性，添加Al作为烧结助剂，制备Si-C-Al-O陶瓷纤维（简称SA纤维），SA纤维的耐温性高于1800℃，它在氩气条件下可以在高达2000℃仍具有2.5GPa的强度，2200℃以上测试显示质量损失仅有1.8%。另外，BN纤维和Si3N4纤维因其具有高强度、低介电常数、低介电损耗等特点，属于高温功能性纤维，被认为在透波领域具有重要的应用前景。结合SiC纤维、BN纤维和Si3N4纤维的各自优势，新一代SiBNC陶瓷纤维兼具有BN纤维和Si3N4纤维的优点，同时具有较高的力学性能和耐高温性能，而且通过调控C元素含量，还可改善其透波性能，在航空航天等高科技领域有重要的应用前景。因此，国际上掀起高温SiBNC陶瓷纤维制备技术研究的热潮，普遍认为此特种高温纤维是至今为止综合性能最为优良的陶瓷纤维之一。据报道，SiBCN陶瓷纤维仅有德国Fraunhofer ISC在2006年达到工业级别。
在近二十年，我国山西长风新能源产业集团凯佳陶瓷有限公司，苏州赛力菲陶纤有限公司、国防科技大学、厦门大学、山西煤化所、东华大学等单位也相继开展了SiC及其系列纤维、BN纤维和Si3N4的研究工作，主要采用前驱体聚合物转化法制备合适的聚合物，再经过熔融纺丝技术路线，得到不同结构和性能的非氧化物陶瓷纤维。我国厦门大学和国防科技大学在SiC纤维的研究上取得显著的成果，已获得商品化的第一代及第二代SiC纤维，第二代SiC纤维产能及质量稳定性方面还有待改进，其它新型的非氧化物陶瓷纤维均在实验室基础研究阶段。总之，SiC基陶瓷纤维将向着高性能化（主要指力学性能和耐温性能）、多功能化、低成本化的方向继续发展，以满足应用所需。
