鉄が修飾されたポリシラザンの熱分解中に、鉄脂肪剤ナノ粒子のその場でのin situ生成を介したスーパーパラマグネティックシリコンセラミック繊維

セラミック繊維は、セラミックマトリックス複合材料（CMC）のハイテク構造キーコンポーネントであり、通常はポリマー由来セラミック（PDC）ルートによって生成される非酸化セラミック繊維のアプリケーション用の非常に有望なクラスの材料です。、CMCに課される過酷な条件（温度と大気）に耐えるために必要な強化された機械的および熱構造的特性を備えています。ただし、繊維強化ポリマーやCMCなどのリサイクル複合材料は、依然として大きな課題です。ここでは、磁気特性のために複合材料のマトリックス材料から分離できるスーパーパラマグネティック鉄含有セラミック繊維の処理を初めて提示します。新規官能性セラミック繊維の合成戦略は、ポリオルガノシラザンと鉄複合体の調整された反応に基づいており、適切な溶融物質ポリマーをもたらします。溶融紡績と硬化後、その後の熱分解は、平均形成された7.5 nmのin situに形成された鉄ヨウ酸ナノ粒子のために、1.54 EMU G-1の飽和磁化を伴うスーパーパラマグネティックセラミック繊維を引き起こし、アモルファスシックノマトリックスに均一に分散します。さらに、セラミック繊維は1.24 GPAの引張強度と適切な酸化抵抗を示します。開発された汎用反応戦略により、他の要素の組み込みが可能になり、多機能複合材料の処理のためのさらなる機能を実装できます。

Ceramic fibers are high-tech structural key components of ceramic matrix composites (CMCs), which are a very promising class of materials for applications in next-generation turbines, especially nonoxide ceramic fibers, usually produced by the polymer-derived ceramics (PDC) route, which possess the enhanced mechanical and thermostructural properties necessary to withstand the harsh conditions (temperature and atmosphere) imposed on CMCs. However, recycling composite materials, such as fiber-reinforced polymers and CMCs, is still a big challenge. Here, we present for the first time the processing of superparamagnetic iron-containing ceramic fibers, which, due to their magnetic properties, can be separated from the matrix material of a composite. The synthesis strategy of the novel functional ceramic fibers is based on a tailored reaction of polyorganosilazane with an iron complex, resulting in a suitable, meltable polymer. After melt-spinning and curing, subsequent pyrolysis leads to superparamagnetic ceramic fibers with a saturation magnetization of 1.54 emu g-1 because of in situ-formed iron silicide nanoparticles of an average size of 7.5 nm, homogeneously dispersed in an amorphous SiCNO matrix. Moreover, the ceramic fibers exhibit a tensile strength of 1.24 GPa and appropriate oxidation resistance. The developed versatile reaction strategy allows also for the incorporation of other elements to implement further functionalities for processing of multifunctional composites.