中國粉體網訊 近日，過程工程所新型SiC陶瓷纖維研制和產業化取得重要進展，連續化纖維產品順利投產。首批次產品經現場抽樣測試性能優良，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陶瓷纖維的應用領域。
連續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點，在航空、航天、核能、玻璃、電子等行業廣泛應用。
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權，打破了國外壟斷，被命名為Sericafila_Zr和注冊英文商標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團隊致力于此項研究，2015年首次發現并報道了過渡金屬催化硅雜烯配位聚合的新型化學反應過程（Sci. Rep.2015,5,1），及其反應機理和反應動力學（RSC Adv.2016,6,21048）。新發現的反應過程通過過渡金屬催化互變異構體硅碳烯配位聚合，實現了一步法合成含Ti/Zr/Hf金屬的線性聚碳硅烷高分子，打破了Kumada-Yajima重排反應二步法合成聚碳硅烷產品的技術壟斷，也為研制新型SiC復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）作為有機前驅體，開展了SiC-ZrC、SiC-ZrB2復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、牽伸陶瓷化等一系列技術難題，在取得初步進展的基礎上堅持不懈，最終研制成功高性能SiC復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）（復相陶瓷纖維微觀結構見圖1）。
圖1. 1400℃(a)和1600℃(b)熱處理SiC-ZrB2復相陶瓷纖維的微觀結構
據悉，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放大合作協議，通過《聚金屬碳硅烷及其制備方法和應用（ZL201410398745.8）》和《復相陶瓷纖維及其制備方法（ZL201410493930.5）》兩項核心專利授權，在寧波市高新技術產業園開展前驅體與陶瓷纖維的工藝放大和工業化生產。雙方經過半年多的協作攻關，近日，前驅體聚合和纖維生產線順利建成并成功投料生產（現場照片見圖2）。
圖2.新下線的連續SiC復相陶瓷纖維
（中國粉體網編輯整理/平安）
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