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厦门大学余兆菊教授团队: 基于NbC@C、SiC@C双核壳结构的NbC-SiC-C纳米陶瓷材料的制备与相组成演变

厦门大学余兆菊教授团队通过单源聚合物先驱体转化法,首次成功合成了具有NbC@C、SiC@C双核壳结构的NbC-SiC-C高温纳米复合陶瓷材料。研究工作发表在Advanced Power Materials,文章题目:Single-source-precursor synthesis and phase evolution of NbC-SiC-C ceramic nanocomposites with core-shell structured NbC@C and SiC@C nanoparticles 

https://doi.org/10.1016/j.apmate.2021.09.009

本文得到国家自然科学基金51872246和52061135102的支持。



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研究背景


超高温陶瓷(UHTCs)主要由高熔点难熔金属硼化物、碳化物和氮化物组成,是超高声速空天飞行器鼻锥、翼前缘和超燃冲压发动机前缘支板和燃烧室等关键热结构材料。抗氧化和强韧化是UHTCs研究难点和限制其应用的“瓶颈”问题。引入SiC第二相可提高UHTCs抗氧化性能、降低烧结温度和抑制高温晶粒长大,是最近的研究重点。聚合物先驱体陶瓷(PDC)法经聚合物成型-热解制备陶瓷,通过聚合物先驱体原子尺度设计-调控陶瓷组成(化学组成、相组成)与微结构(纳米/微米结构)以获得预期性能。本文首次通过设计合成无氧单源聚合物先驱体,经PDC法成功制备了NbC-SiC-C纳米复相陶瓷,为此类UHTCs复相陶瓷的制备提供了新思路。


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创新点


主要创新点如下:
1)通过分子设计指导合成的思路,制备了新型的单源聚合物先驱体。 


2)超高温陶瓷相NbC与SiC形成纳米复相陶瓷,有望提高NbC的中低温抗氧化性能、力学性能以及可烧结性。此外,该纳米复相陶瓷中原位自生的NbC、SiC纳米颗粒被无定形碳包裹形成TaC@C和SiC@C核-壳结构。这种独特的核-壳结构可使材料不仅具有优异的耐高温性能(碳层可阻止NbC和SiC晶粒在高温下长大),而且可调控其电性能,在高温电磁吸波方面具有应用潜力,为制备可在极端服役环境下应用的结构/功能一体化陶瓷提供了新的思路。

 
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作者介绍


余兆菊,厦门大学材料学院教授, 博士生导师,德国“洪堡学者“,高性能陶瓷纤维教育部重点实验室(厦门大学)执行副主任。2012-2013,获得国家留学基金委资助赴德国达姆斯塔特工业大学材料与地质科学学院访问研修。2016-2017,担任德国达姆斯塔特工业大学材料与地质科学学院客座教授。2017-2018,获德国“洪堡资深研究员”(Humboldt Research Fellowship for Experienced Researchers)项目资助,再赴德国达姆斯塔特工业大学开展合作研究。2021年,获得美国陶瓷学会工程陶瓷部(Engineering Ceramics Division of the American Ceramic Society)2022年度“Jubilee Global Diversity Award”奖。目前,担任陶瓷领域权威杂志《Journal of the American Ceramic Society》和《Ceramics International》副主编(Associate Editor)。曾担任欧洲陶瓷会志《Journal of the European Ceramic Society》首席客座主编(Guest Editor in Chief),陶瓷领域重要国际会议的国际顾问委员会委员、组委会成员(包括CIMTEC2018、HTCMC9、MSE2018、MSE2018、CICC11、HTCMC10、ICC8等)。以第一/通讯作者论文在Nature Materials、Progress in Materials Science、Acta Materialia等国际期刊上已经发表SCI论文80余篇, 在国际会议上作分会邀请报告30多次

主要研究方向包括:

1)单源聚合物先驱体法制备结构/功能一体化陶瓷;

2)低维纳米功能材料(电、磁、催化等);

3)有机硅功能高分子材料。

 
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文章信息


Zhaoju Yu*, Fen Li, Qikun Zhu. Single-source-precursor synthesis and phase evolution of NbC-SiC-C ceramic nanocomposites with core-shell structured NbC@C and SiC@C nanoparticles [J]. Advanced Powder Materials.

DOI:10.1016/j.apmate.2021.09.009


论文链接:

https://pan.baidu.com/s/1X5DT1-u0N2BFs4fr6-yxDA 


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