中國粉體網(wǎng)訊 近日，過程工程所新型SiC陶瓷纖維研制和產(chǎn)業(yè)化取得重要進(jìn)展，連續(xù)化纖維產(chǎn)品順利投產(chǎn)。首批次產(chǎn)品經(jīng)現(xiàn)場抽樣測試性能優(yōu)良，纖維平均直徑12μm，室溫彈性模量280GPa，平均拉伸強度3.3GPa，高于日本Hi-Nicalon第二代和第三代纖維的力學(xué)強度（2.8~3.0GPa）。
該新型陶瓷纖維通過原位引入具有更高模量和更高熔點的ZrC/ZrB2晶界強化納米相，使SiC纖維的抗高溫蠕變和抗氧化能力也同步得到提升。同時，Ti/Zr/Hf/B10/B11等元素的引入還可賦予SiC纖維可調(diào)的電阻率和中子吸收截面等性能，大幅拓寬了SiC陶瓷纖維的應(yīng)用領(lǐng)域。
連續(xù)SiC陶瓷纖維作為一種特種耐高溫增強材料，具有強度大、重量輕、熔點高、抗氧化及抗中子輻照能力強等優(yōu)點，在航空、航天、核能、玻璃、電子等行業(yè)廣泛應(yīng)用。
此次采用新原理研制的SiC陶瓷纖維具有我國完全自主知識產(chǎn)權(quán)，打破了國外壟斷，被命名為Sericafila_Zr和注冊英文商標(biāo)Cerica_Zr（中文：賽利絲，即中國絲）。
過程工程所張偉剛研究員多年來帶領(lǐng)團隊致力于此項研究，2015年首次發(fā)現(xiàn)并報道了過渡金屬催化硅雜烯配位聚合的新型化學(xué)反應(yīng)過程（Sci. Rep.2015,5,1），及其反應(yīng)機理和反應(yīng)動力學(xué)（RSC Adv.2016,6,21048）。新發(fā)現(xiàn)的反應(yīng)過程通過過渡金屬催化互變異構(gòu)體硅碳烯配位聚合，實現(xiàn)了一步法合成含Ti/Zr/Hf金屬的線性聚碳硅烷高分子，打破了Kumada-Yajima重排反應(yīng)二步法合成聚碳硅烷產(chǎn)品的技術(shù)壟斷，也為研制新型SiC復(fù)相陶瓷纖維提供了可能。研究團隊利用合成的線性聚合鋯碳硅烷（Polyzirconocenecarbosilane,PZCS）作為有機前驅(qū)體，開展了SiC-ZrC、SiC-ZrB2復(fù)相陶瓷纖維的研制工作，先后攻克多孔熔融紡絲、電子束交聯(lián)、牽伸陶瓷化等一系列技術(shù)難題，在取得初步進(jìn)展的基礎(chǔ)上堅持不懈，最終研制成功高性能SiC復(fù)相陶瓷纖維和鋯摻雜改性SiC陶瓷纖維新材料（Ceram. Int. 2016,42,9299；Materials 2020,13,2142）（復(fù)相陶瓷纖維微觀結(jié)構(gòu)見圖1）。
圖1. 1400℃(a)和1600℃(b)熱處理SiC-ZrB2復(fù)相陶瓷纖維的微觀結(jié)構(gòu)
據(jù)悉，該研究團隊已于2019年11月與寧波眾興新材料科技公司簽訂工藝技術(shù)放大合作協(xié)議，通過《聚金屬碳硅烷及其制備方法和應(yīng)用（ZL201410398745.8）》和《復(fù)相陶瓷纖維及其制備方法（ZL201410493930.5）》兩項核心專利授權(quán)，在寧波市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園開展前驅(qū)體與陶瓷纖維的工藝放大和工業(yè)化生產(chǎn)。雙方經(jīng)過半年多的協(xié)作攻關(guān)，近日，前驅(qū)體聚合和纖維生產(chǎn)線順利建成并成功投料生產(chǎn)（現(xiàn)場照片見圖2）。
圖2.新下線的連續(xù)SiC復(fù)相陶瓷纖維
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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