研究目的
研究孔隙率和浸渍-热解时间对用于微波吸收应用的多孔SiC/Si3N4陶瓷微观结构和介电性能的影响。
研究成果
浸渍-热解法成功在多孔Si3N4基体上合成了SiC纳米管，随着浸渍时间延长，β-SiC和游离碳含量增加。这导致介电性能在特定频率（如12.9 GHz和14.7 GHz）出现振动和损耗峰，反射率值介于-7 dB至-10 dB之间，表明电磁波衰减率达80%-90%。含40 wt%苯甲酸的陶瓷展现出最佳介电性能，包括高损耗角正切、低反射率和宽吸收频带，适用于高效微波吸收应用。未来研究可聚焦于优化孔隙结构和热解条件以提升性能。
研究不足
该研究仅限于特定孔隙率范围（最高48.7%）和浸渍-热解循环次数（最多三次）。SiC纳米管的形成可能源于热解过程中加热不均匀，这一因素可能未得到完全控制。介电性能测量仅进行到18 GHz，更高频率或其他环境条件的影响尚未探究。工艺参数的优化以实现工业可扩展性可能需要进一步研究。
1：实验设计与方法选择：
研究采用聚硅氮烷浸渍-热解法在多孔Si3N4基体上合成SiC纳米管。该方法通过将多孔Si3N4基体真空浸渍聚硅氮烷后于1100°C热解，最多进行三次浸渍-热解循环。该设计旨在通过向多孔陶瓷基体引入SiC颗粒来调节阻抗失配并增强吸波性能。
2：样品选择与数据来源：
多孔Si3N4基体以α-Si3N4粉末、Y2O3、Al2O3和苯甲酸（0-50 wt%）为造孔剂制备。样品通过等静压成型并在氮气气氛下1700°C烧结。介电性能测试频率范围为2-18 GHz。
3：Al2O3和苯甲酸（0-50 wt%）为造孔剂制备。样品通过等静压成型并在氮气气氛下1700°C烧结。介电性能测试频率范围为2-18 GHz。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：材料包括α-Si3N4粉末（0.5μm粒径，纯度>93%）、Y2O3（纯度>99%）、Al2O3（纯度>99%）、苯甲酸（纯度>99%）、聚硅氮烷（液体）、石蜡（粘结剂）、Si3N4研磨球及无水甲醇。设备包括球磨机、干燥箱、等静压机、烧结炉、XRD（EVO-18，CARL ZEISS SMT Ltd）、SEM（JSM-6380LA）、TEM（JEM-1200EX）和矢量网络分析仪（VNA，5244A）。
4：5μm粒径，纯度>93%）、Y2O3（纯度>99%）、Al2O3（纯度>99%）、苯甲酸（纯度>99%）、聚硅氮烷（液体）、石蜡（粘结剂）、Si3N4研磨球及无水甲醇。设备包括球磨机、干燥箱、等静压机、烧结炉、XRD（EVO-18，CARL ZEISS SMT Ltd）、SEM（JSM-6380LA）、TEM（JEM-1200EX）和矢量网络分析仪（VNA，5244A）。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：混合粉末球磨15分钟，干燥后经80MPa等静压200秒成型。烧结前200°C去除造孔剂，随后在氮气氛围1700°C烧结120分钟。多孔基体真空浸渍聚硅氮烷30分钟并1100°C热解，最多三个循环。采用阿基米德法测孔隙率，XRD鉴定物相，SEM和TEM观察微观结构，VNA配合石蜡（质量比5:2）测试介电性能。
5：数据分析方法：
介电性能通过复介电常数（ε=ε′-jε″）、损耗角正切（tanξ=ε″/ε′）、基于传输线理论计算的反射率（R）及德拜理论方程推导的电磁衰减系数（α）分析。XRD图谱与JCPDS标准比对进行物相鉴定。
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X-Ray Diffraction
EVO-18
CARL ZEISS SMT Ltd
Used to identify the phases in the ceramic samples by analyzing diffraction patterns.
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Scanning Electron Microscope
JSM-6380LA
Used to observe the microstructures of the ceramic specimens on fracture surfaces.
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