氮化硅纳米粉烧结前均匀悬浮

氮化硅纳米粉烧结前均匀悬浮 – 氮化硅纳米悬浮 – 上海瀚翎

氮化硅纳米粉体凭借优异的机械强度、耐高温性及化学稳定性，在结构陶瓷领域应用广泛。而烧结前粉体的均匀悬浮状态，直接决定素坯致密度与微观均一性，进而影响最终陶瓷制品的性能，是氮化硅陶瓷制备过程中的核心关键环节。

纳米粉体的固有特性使其均匀悬浮面临天然挑战。氮化硅纳米颗粒比表面积大、表面能高，易通过范德瓦尔斯力形成软团聚与硬团聚体，若分散不充分，烧结后制品易出现孔隙、裂纹等缺陷，大幅降低力学性能。同时，氮化硅为强共价键化合物，表面化学性质复杂，在不同介质中易发生表面溶解产生特定离子，影响颗粒间相互作用，进一步增加了悬浮稳定性控制的难度。

介质选择是实现均匀悬浮的基础。水基体系虽成本低廉，但氮化硅易氧化且表面反应复杂，需精准调控体系pH值以调节颗粒表面双电层电荷，增强颗粒间排斥力。有机介质如无水乙醇，能减少粉体氧化与表面溶解，是常用的分散介质，搭配适配分散剂可实现高稳定性悬浮，部分研究已实现固含物体积分数超50%的稳定悬浮体系。

复合分散工艺是优化悬浮效果的核心手段。物理分散中，超声分散可通过能量传递打散软团聚体，其分散效果与超声时间密切相关，需避免过度超声导致颗粒二次损伤。化学分散则通过添加分散剂调控界面作用，阳离子型表面活性剂分散效果优于非离子型，部分专用分散剂可通过化学键吸附于颗粒表面，形成空间位阻效应抑制团聚。

工艺协同控制是保障悬浮稳定性的关键。将超声分散与表面活性剂改性结合，可使氮化硅纳米粉体团聚体粒径降至200nm以下。同时需控制粉体与介质比例、搅拌速率等参数，避免过程中二次团聚。均匀悬浮的粉体经成型后，素坯相对密度可提升至65%以上，为后续烧结致密化奠定基础，最终实现氮化硅陶瓷性能的优化升级。

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