硅氧碳化物简介

硅氧碳化物可用通式SiOxCy来表示，其中x<2，y>0。它是一种无定形材料，同时含有Si-C键和Si-O键。SiOC的确切结构并不完全清楚，但相关材料中含有Si-C键这一事实使该材料区别于碳和二氧化硅混合物。除了Si-C成键外，过量碳或不与硅成键的碳也存在。但对于我们来说，在理解硅氧碳化物的时候最好是把他们理解为SiO4/2、SiO3/2C1/4、SiO2/2C2/4、SiO1/2C3/4和SiC4/4的随即混合物。         硅氧碳化物中没有Si-Si键，但是碳很可能以CSi4的形态存在。伴随的过量碳中还可能也含有C-H键，结构上与玻璃态碳类似。我们通常把这样的材料描述为无定形的亚稳态陶瓷。该材料的密度为（2.0 ±0.2）g.cm-3,表面积较低，为100～200m2.g-1。在性能方面，弹性模量、弯曲强度和硬度随材料中Si-C的数量增加而升高。         硅氧碳化物的制备是在惰性气体的氛围中[800℃以上（从体系中失去氢）、1500℃以下]通过热解陶瓷前驱体聚合物（有机硅树脂）或有机官能化溶胶-凝胶得到。在1500℃及以上温度会发生碳热还原，有SiC晶体生成。在这个看起来相当简单的加热步骤中，有机前驱体转变为无机材料时会发生很多化学反应。通过控制前驱体的化学和结构，就可以控制化学计量。并且在很大程度上可以控制得到的硅氧碳化物的结构。在前驱体中的O/Si比和SiOC中的O/Si比之间，许多性质之间都存在着相互联系。对于这些高度交联的体系来说，有机官能基的数目和类型与SiOC的总含碳量之间存在着线性关系。         就现在而言，我们对于这些硅氧碳化物还不甚了解，并且除了从聚碳硅烷衍生而来的NicalonTM纤维和TyranoTM纤维外，目前还没有发现其他的商业化SiOC产品。但是通过对较便宜的硅树脂和凝胶制备的SiOC陶瓷的性质和制备方法的了解，或许我们以前太过拘泥于对结构应用的研究上面了。         通过研究发现，硅氧碳化物的很多特性可以应用到一些新的领域，比如它的高温耐酸碱性可以让它作为电池或催化剂的载体使用。并且我们相信，以后决定硅氧碳化物的商业应用的是他的独特的耐高温等特性而不是他的“结构”性质。