中国粉体网讯 聚合物转化陶瓷（PDCs）技术，即通过有机高分子聚合物经过高温裂解制备无机陶瓷的技术。常见的陶瓷体系包括SiC、Si3N4、BN、AlN等二元体系，SiCN、SiCO、BCN等三元体系，以及SiCNO、SiBCN、SiBCO、SiAlCN、SiAlCO等四元体系。
常见的 Si 基陶瓷体系以及对应的前驱体
聚合物转化陶瓷技术是对传统粉末烧结法制备陶瓷技术的突破。传统陶瓷烧结技术一般是利用相应陶瓷粉末进行成型和高温烧结。对于SiC、Si3N4等共价键陶瓷材料，烧结困难，通常需要烧结助剂和很高的烧结温度。与传统粉末烧结技术相比，聚合物转化陶瓷技术具有制备温度低、成型工艺性好、前驱体分子设计性强、陶瓷高温性能好等多种优势，是先进陶瓷制备的重要技术。
在众多陶瓷体系中，聚合物转化SiCN陶瓷表现出良好的高温稳定性、抗氧化性、抗蠕变等特性，并具有良好的高温半导体特性、优异的压阻效应等，同时聚合物转化SiCN技术也是制备SiC/Si3N4复合材料的重要手段，得到了广泛的研究。聚合物转化SiCN陶瓷制备的基本过程包括：有机Si/C/N聚合物的合成、聚合物的交联成型、聚合物的高温裂解等。裂解过程一般在900-1100℃之间完成，裂解后的陶瓷一般为非晶态陶瓷，在更高的温度下热处理可以制备晶态SiC/Si3N4复相陶瓷。
根据前驱体中骨架的基本结构单元，SiCN陶瓷前驱体主要可以分为两类：聚硅氮烷和聚硅碳氮亚酰胺。聚硅氮烷前驱体的骨架单元是Si-N-Si结构，聚硅碳氮亚酰胺的骨架单元是Si-N=C=N-Si结构。与聚硅氮烷相比，聚硅碳氮亚酰胺对空气敏感性高，制备存储条件要求高，近二十年才被用于SiCN陶瓷的制备，发展较晚。聚硅氮烷合成工艺成熟，原料简单，是发展较为成熟的前驱体，目前已实现商业化生产。
时至今日，SiCN陶瓷的半导体特性得到了广泛研究，基于SiCN半导体特性的传感器应用也得到了较为成熟的研究。例如，有研究者通过粉末烧结法分别制备了铝改性和石墨烯改性SiCN块体陶瓷温度传感器，并通过分压电路实现了温度向输出电压的转换，传感器表现出良好的稳定性和可重复性。
另外，由于SiCN陶瓷电阻随温度变化也非常敏感，在高温使用时如何将温度信号和压力信号有效分离、消除温度的干扰是SiCN陶瓷在高温压力传感器领域应用的难点之一。
2022年6月1日，中国粉体网将在山东济南举办第一届半导体行业用陶瓷材料技术研讨会，届时，来自沈阳化工大学的滕雅娣教授将带来题为《SiCN陶瓷：一种新型半导体材料》的报告。届时，滕雅娣教授将讲解聚合物转化技术制备SiCN陶瓷以及SiCN陶瓷作为一种新型半导体材料的重要应用。
专家介绍：
滕雅娣，女，工学博士，沈阳化工大学教授，从事有机硅合成领域的研究，在SiCN陶瓷前驱体合成领域取得了一些突破，合成出聚硅氮烷树脂系列产品，可用于制备聚合物衍生陶瓷（PDC），制造树脂基复合材料、陶瓷基复合材料或金属基复合材料（CMC或MMC），以及用于陶瓷粘接剂或陶瓷界面层。
参考来源：马百胜.聚硅氮烷转化SiCN陶瓷结构性能及传感器应用
（中国粉体网编辑整理/山川）
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