碳化硅(SiC)纖維是繼碳纖維之后開發(fā)的一種高性能陶瓷纖維，它具有高強度、高模量、耐化學腐蝕、耐高溫、抗氧化、抗蠕變等性能。在應用方面，SiC纖維與陶瓷基體具有良好的兼容性，是重要的高性能陶瓷基復合材料的增強體。目前，SiC纖維增強的陶瓷基復合材料已被應用于航空航天發(fā)動機的耐熱部件、可重復使用的運載器的熱防護材料、高超音速運輸推進系統(tǒng)、原子核反應堆材料等。此外，其還在高溫燒結爐用的加熱棒、冶金高溫碳套、高速剎車盤、燃汽輪機熱端部件、高溫氣體過濾和熱交換器等領域具有應用價值。
       SiC纖維的制備方法有：有機先驅體轉化法、化學氣相沉積法、超細微粉燒結法和活性碳纖維轉化法等。有機先驅體轉化法是以有機聚合物為先驅體，利用其可溶或可熔等性質(zhì)實現(xiàn)成型后，經(jīng)高溫處理，使之從有機物轉變?yōu)闊o機陶瓷材料的方法。與其它方法相比，有機先驅體轉化法制備SiC纖維具有顯著的優(yōu)點，包括：(1)通過分子設計，可控制有機先驅體的組成，從而獲得具有不同功能的SiC纖維或改善SiC纖維的性能;(2)易成型，適于制備細直徑的連續(xù)SiC纖維;(3)生產(chǎn)效率較高和成本較低。日本和美國基于有機先驅體轉化法研制SiC纖維的實力處于國際領先地位，主要有日本Nippon Carbon公司開發(fā)的Nicalon系列SiC纖維、日本Ube Industries公司開發(fā)的Tyranno系列SiC纖維和美國COI ceramics公司開發(fā)的Sylramic系列SiC纖維。
       上世紀70年代末，我國開始基于有機先驅體轉化法研制自己的SiC纖維。但是，與國際上高性能SiC纖維的技術指標相比，當前仍存在不小的差距。在產(chǎn)量方面，據(jù)不完全統(tǒng)計，當前，全球連續(xù)SiC纖維的總產(chǎn)量達300噸，產(chǎn)量最大的是日本Nippon Carbon公司和Ube Industries公司，均達到120噸/年，而我國的產(chǎn)量約占全球的1%，連國內(nèi)市場都無法滿足，進而嚴重影響到我國在SiC纖維增強的陶瓷基復合材料的研制。因此，對我國而言，高性能SiC纖維及其增強的陶瓷基復合材料的制備與量產(chǎn)化迫在眉睫。鑒于SiC纖維及其增強的陶瓷基復合材料在核能和航空航天等高技術領域的戰(zhàn)略性地位，美國和日本對它們實行壟斷政策，并對我國進行技術封鎖。為了促進我國核能、航空航天等重要領域的發(fā)展，必須加快高性能SiC纖維及其增強的陶瓷基復合材料的研制步伐。在此背景下，中科院寧波材料所特種纖維事業(yè)部、特種纖維與核能材料工程實驗室開展了SiC纖維和SiC纖維增強SiC陶瓷基復合材料關鍵制備技術的研制工作。該項工作獲得國家自然科學基金重大研究計劃項目、中科院先導項目等的支持。
       SiC有機先驅體是影響SiC纖維和SiC纖維增強的SiC陶瓷基復合材料的制備工藝與性能的關鍵因素之一，在2015年，在SiC有機先驅體制備方面，項目組取得了以下成績：
       1、成功制備出聚硅烷(PMS)：為了解決PMS來源困難的問題，項目組開展了PMS的研制工作。在2個半月的時間內(nèi)，完成反應條件探索、中試設備采購和成功制備出公斤級且品質(zhì)合格的PMS，滿足了項目運行對原料的需求，并且形成了可工程化制備的技術。
       2、利用PMS成功合成聚碳硅烷(PCS)：PCS是SiC纖維重要的有機先驅體，通過摸索工藝條件對PCS的分子量大小及分布、軟化點和可紡性等影響規(guī)律的研究;設計制造了PCS中試合成裝置，在安裝、調(diào)試過程中解決了設備配置和溫度控制等問題;目前，項目組利用中試合成裝置制備出公斤級可紡性良好的PCS，并成功紡出連續(xù)長度超過2萬米的SiC纖維原絲。
       3、解決某種液態(tài)超支化聚碳硅烷(LHBPCS)的制備技術：LHBPCS作為SiC陶瓷基體的先驅體，因具有流動性好、可自交聯(lián)、陶瓷產(chǎn)率高以及熱解產(chǎn)物接近SiC化學計量比等優(yōu)點而備受關注。項目組成功合成了某種LHBPCS，目前正在進行中試放大合成。
       項目組在SiC纖維有機先驅體及SiC陶瓷基體有機先驅體的成果為下一步SiC纖維的工程化制備及SiC纖維增強的SiC陶瓷基復合材料的制備和研究奠定了堅實的基礎。