第25卷第8期 等:多孔SC陶瓷的研究进展 要求的性能包括质量轻、强度高和生物相容性良好, 由于多孔陶瓷材料的孔率、孔径参数可以根据需要调 整,甚至获得相互连通的孔隙结构,这使其成为理想 的骨骼组织替代物。 吴琳等2-依据国家医疗器械生物学评价标准 (GB/T16886.1-2001)评价了多孔SiC陶瓷的生物相 容性,结果表明多孔SiC陶瓷材料没有细胞毒性和潜 在的皮肤致敏性,遗传毒性试验、皮下和骨植入试验 均未见异常反应,具有良好的生物相容性。荣小芳国 的研究表明,多孔SiC陶瓷在修复兔下颌骨缺损的效 果在8周后与羟基磷灰石(HA)的相似,表明其具有较 好的骨传导性。同时,多孔SC陶瓷的力学性能优于 HA的,且加工性能良好。 CARLOS等研究了涂覆 生物活性玻璃的多孔SiC陶瓷对MG-63造骨细胞的影 响,证实了造骨细胞在多孔SC陶瓷表面附着后生长 状态良好。 3.4复合材料骨架材料 SC由于具有密度低、强度高和导热性好等特点, 100m 使其成为一种常用的金属基复合材料增强相。三维连图10粉末SC作为骨架制备的SiC/A复合材料和三维连 续网络陶瓷增强金属基复合材料是一种陶瓷/金属复续多孔SiC作为骨架制备的S;C/AI复合材料的SEM像鬥s 合材料的形式,即陶瓷增强体在三维空间连续,金属Fig.10 SEM images of SiC/ Al and3DSiC/AI 基体也在三维空间连续,增强体与基体在空间呈网络 composites(a)SCp/A,(b)3DSC/ 结构。由于网络陶瓷骨架与金属三维连续,每一相都 能发挥其独特的性能。目前对SiCA复合材料的制孔SiC陶瓷需具备连通孔结构,而隔热多孔SiC陶瓷 备及性能已有较多研究1,多孔SC陶瓷骨架的制备则需具备尽可能多的闭孔结构。此外,综合考虑多孔 方式和孔隙形貌对 Sic/Al复合材料的热物理性能和力SiC陶瓷孔率与强度的要求也受到了广泛的关注 学性能都有较大影响。LI等研究发现,在含相同体 2)优化多孔SiC陶瓷的工艺流程。通过研发新型 积分数SiC时,以三维连续多孔SiC作为骨架制备的烧结助剂和粘结剂,在保证多孔SC陶瓷性能的前提 SiC/A复合材料,其各项性能均优于以粉末SiC作为下降低其烧结温度,可进一步缩短工艺流程,降低成 骨架制备的SiC/Al复合材料,这两种SiC/Al复合材本。同时,烧结过程对孔隙结构的破坏也需尽可能抑 料的微观形貌如图10所示章林等综述了SCCu制。 复合材料的研究进展,认为其在电子封装领域和高温 3)研发多孔SC陶瓷的新型制备方法。通过有机 摩擦磨损领域具有广阔的应用前景。 物如聚碳硅烷(PCS)原位反应生成SiC,从而同时产生 SiC和孔隙结构,获得孔隙均匀、完整的多孔陶瓷, 结束语 是一种很好的制备思路。但原生多孔SiC陶瓷的结构 难以控制,需要进一步研究。 4)开发多孔SiC陶瓷复合材料。主要为以SiC为 在微观结构控制和性能优化等方面,近年来多孔基体的SiC陶瓷基复合材料和以Si为増强相的ξ SiC陶瓷的制备技术已取得了较大进展。目前,多孔增强复合材料,如碳纤维增强Si陶瓷复合材料和金 SiC陶瓷产品已应用于多个领域,但其性能和制备技属基复合材料等。这些复合材料除了具有多孔Si陶 术仍有待提高和改善。多孔SC陶瓷领域的发展趋势瓷的结构和性能外,还具备增强相(或基体相)的结构 集中在如下几个方向 和性能,因此综合性能更加优异。 1)综合设计多孔SC陶瓷结构和性能。不同的应 5)拓展多孔SC陶瓷材料的应用领域。目前,多 用场合对多孔SC陶瓷的性能要求各异,如过滤用多孔SC陶瓷的主要应用仍然集中在过滤材料方面,但第 25 卷第 8 期 陈以心，等：多孔 SiC 陶瓷的研究进展 2153 要求的性能包括质量轻、强度高和生物相容性良好。 由于多孔陶瓷材料的孔率、孔径参数可以根据需要调 整，甚至获得相互连通的孔隙结构，这使其成为理想 的骨骼组织替代物。 吴琳等[52−53]依据国家医疗器械生物学评价标准 (GB/T 16886.1—2001)评价了多孔 SiC 陶瓷的生物相 容性，结果表明多孔 SiC 陶瓷材料没有细胞毒性和潜 在的皮肤致敏性，遗传毒性试验、皮下和骨植入试验 均未见异常反应，具有良好的生物相容性。荣小芳[54] 的研究表明，多孔 SiC 陶瓷在修复兔下颌骨缺损的效 果在 8 周后与羟基磷灰石(HA)的相似，表明其具有较 好的骨传导性。同时，多孔 SiC 陶瓷的力学性能优于 HA 的，且加工性能良好。CARLOS 等[55]研究了涂覆 生物活性玻璃的多孔SiC陶瓷对MG-63造骨细胞的影 响，证实了造骨细胞在多孔 SiC 陶瓷表面附着后生长 状态良好。 3.4 复合材料骨架材料 SiC 由于具有密度低、强度高和导热性好等特点， 使其成为一种常用的金属基复合材料增强相。三维连 续网络陶瓷增强金属基复合材料是一种陶瓷/金属复 合材料的形式，即陶瓷增强体在三维空间连续，金属 基体也在三维空间连续，增强体与基体在空间呈网络 结构。由于网络陶瓷骨架与金属三维连续，每一相都 能发挥其独特的性能[56]。目前对 SiC/Al 复合材料的制 备及性能已有较多研究[57]，多孔 SiC 陶瓷骨架的制备 方式和孔隙形貌对SiC/Al复合材料的热物理性能和力 学性能都有较大影响。LI 等[58]研究发现，在含相同体 积分数 SiC 时，以三维连续多孔 SiC 作为骨架制备的 SiC/Al 复合材料，其各项性能均优于以粉末 SiC 作为 骨架制备的 SiC/Al 复合材料，这两种 SiC/Al 复合材 料的微观形貌如图10所示[58]。章林等[59]综述了SiC/Cu 复合材料的研究进展，认为其在电子封装领域和高温 摩擦磨损领域具有广阔的应用前景。 4 结束语 在微观结构控制和性能优化等方面，近年来多孔 SiC 陶瓷的制备技术已取得了较大进展。目前，多孔 SiC 陶瓷产品已应用于多个领域，但其性能和制备技 术仍有待提高和改善。多孔 SiC 陶瓷领域的发展趋势 集中在如下几个方向。 1) 综合设计多孔 SiC 陶瓷结构和性能。不同的应 用场合对多孔 SiC 陶瓷的性能要求各异，如过滤用多 图 10 粉末 SiC 作为骨架制备的 SiC/Al 复合材料和三维连 续多孔 SiC 作为骨架制备的 SiC/Al 复合材料的 SEM 像[58] Fig. 10 SEM images of SiCp/Al and 3D-SiC/Al composites[58]: (a) SiCp/Al; (b) 3D-SiC/Al 孔 SiC 陶瓷需具备连通孔结构，而隔热多孔 SiC 陶瓷 则需具备尽可能多的闭孔结构。此外，综合考虑多孔 SiC 陶瓷孔率与强度的要求也受到了广泛的关注。 2) 优化多孔 SiC 陶瓷的工艺流程。通过研发新型 烧结助剂和粘结剂，在保证多孔 SiC 陶瓷性能的前提 下降低其烧结温度，可进一步缩短工艺流程，降低成 本。同时，烧结过程对孔隙结构的破坏也需尽可能抑 制。 3) 研发多孔 SiC 陶瓷的新型制备方法。通过有机 物如聚碳硅烷(PCS)原位反应生成 SiC，从而同时产生 SiC 和孔隙结构，获得孔隙均匀、完整的多孔陶瓷， 是一种很好的制备思路。但原生多孔 SiC 陶瓷的结构 难以控制，需要进一步研究。 4) 开发多孔 SiC 陶瓷复合材料。主要为以 SiC 为 基体的 SiC 陶瓷基复合材料和以 SiC 为增强相的 SiC 增强复合材料，如碳纤维增强 SiC 陶瓷复合材料和金 属基复合材料等。这些复合材料除了具有多孔 SiC 陶 瓷的结构和性能外，还具备增强相(或基体相)的结构 和性能，因此综合性能更加优异。 5) 拓展多孔 SiC 陶瓷材料的应用领域。目前，多 孔 SiC 陶瓷的主要应用仍然集中在过滤材料方面，但