碳化硅（SiC）作為一種很有發展前景的非金屬材料，具有許多的優異性能，如硬度高、強度高、抗氧化、耐高溫、耐磨蝕等等，在耐火材料、工程陶瓷、結構材料等方面有廣泛的應用。
　　
　　由于納米級碳化硅粉體在超細粉碎的過程中，會受到不停地摩擦、沖擊作用，一方面導致微粉的表面積累了大量的正負電荷，而這些帶電粒子極其地不穩定，為了趨于穩定，它們會相互吸引進而團聚在一起。另一方面，會使微粉從中吸收了大量的機械能和熱能，因而使微粉表面具有相當高的表面能，這些微粉為了趨于穩定狀態，降低其表面能，就會不斷地相互靠攏聚集而達到穩定狀態，進而產生團聚。納米碳化硅粉體的分散、團聚特性正是與上述的表面狀態和其自身的表面性質密切相關的。
　　
　　要想獲得高固相含量、低黏度的碳化硅漿料就必須要對粉體表面進行處理或者改性，這樣不但可以減少或消除顆粒間的團聚現象、提高粉體的分散性能，還可制備出高固相含量、低黏度的漿料?？梢哉f表面改性是一種獲得高固相含量、低黏度陶瓷料漿的有效途徑。
　　
　　對碳化硅粉體進行表面改性，可以改善超細粉體顆粒在液相中的分散性、穩定性與高聚物相容性等性能，提高其表面活性，使其能夠符合不同應用領域的要求。
　　
　　近年來，隨著科研工作者對納米粉體改性的深入研究，表面改性呈現多樣化，概括地說來主要分為兩類：物理改性和化學改性。
　　
　　1、碳化硅粉體物理改性
　　
　　物理改性是指改性劑與粉體顆粒以物理化學的作用相結合，以改變原始粉體表面的物理化學性質，如表面成分、結構、官能團、潤濕性和反應特性等。常見的物理改性有：表面吸附改性、無機包覆改性、電磁波輻照改性和等離子體改性。
　　
　?。?）表面吸附改性
　　利用物理或化學吸附原理使包覆材料均勻吸附在被包覆對象的表面，形成連續完整的包覆層即為表面吸附包覆。表面吸附改性雖然方法便于操作，但效果有限。侯萬國等用己二酸、硬脂酸的羥基與Y-YZP粉體顆粒表面的羥基發生反應，使粉體能夠很好地懸浮在非極性液體中，降低粉體的團聚度，提高漿料的流動性。
　　
　?。?）無機包覆改性
　　無機包覆改性是指用無機氧化物或氫氧化物包覆在粉體顆粒表面，無機物僅依靠物理方法或范德華作用力與納米粒子表面結合。對陶瓷粉體進行無機包覆改性的應用事例較多，也已近成熟，如在TiO2表面包覆Al2O3，在Al2O3顆粒表面涂覆Ni、Pd等的氧化物來改善其與金屬Al基體的潤濕性等。
　　
　　（3）電磁波輻照改性
　　電磁波輻照改性是通過借助高能電磁波（如紅外光、紫外光、X射線等）的巨大的能量對碳化硅顆粒進行照射處理來改變其顆粒表面的成分、結構等性質，從而影響SiC漿料的流變特性等。Vlasova M等在空氣中，用高能量的紅外激光對SiC顆粒的表面進行輻射處理，結果發現在SiC顆粒表面形成了一層無定型的硅醇結構，這使SiC顆粒的表面性質發了明顯變化，從而導致其接觸角變小，親水性增大。
　　
　　（4）等離子體改性
　　等離子體改性的方法是通過對氫氣放電，使氫氣分離成氫離子和電子，得到的具有導電性的氫氣即等離子體。由于電子質量小，它可以獲得比自由基更高的能量，從而與SiC表面的氧原子發生反應。運用等離子體法來對SiC顆粒的表面進行處理，是為了減少顆粒表面的雜質，使顆粒表面變得更純凈。陳素華等在2000℃時運用電子回旋共振氫等離子體對SiC表面進行了等離子體處理，并對處理前后的SiC樣品表面進行反射高能電子衍射（RHEED）分析和X射線光電子能譜（XPS）分析。通過RHEED分析發現，經過氫等離子體處理的SiC表面平整度升高。通過XPS分析發現SiC表面氧的含量顯著減少，SiC顆粒表面的無定型SiO2被除去，SiC顆粒的親水性明顯減弱。
　　
　　2、碳化硅粉體化學改性方法
　　
　　化學改性是指利用有機物分子中的官能團與無機顆粒表面發生化學吸附或通過與顆粒表面發生化學鍵合反應對顆粒表面進行包覆，使顆粒表面有機化。根據改性的手段和效果可以將化學改性方法分為：表面酸洗提純、表面吸附、表面包覆等。
　　
　　（1）表面酸洗提純
　　該方法是利用酸堿或多種酸或堿清洗SiC顆粒，通過除去粉體表面的無定型SiO2和雜質離（Ca2+、Mn2+、Fe3+等）來提高SiC粉體在漿料中的表面Zeta電位，從而使SiC顆粒之間的靜電斥力增大，改善其懸浮液的流變特性，提高漿料的固相含量。寧叔帆等的研究發現，SiC顆粒表面的SiO2和金屬氧化物可以利用HF酸洗除去，SiC顆粒表面的Zeta電位增大。同時，酸洗還破壞了SiC顆粒表面的硅醇，并以F-取代OH-的位置，從而使SiC表面的親水性降低。SiC的Zeta電位提高后，漿料的穩定性也得到提高。而且SiC表面疏水化后，顆粒表面的結合水會被釋放出來，成為自由水，從而導致SiC漿料的黏度與固相含量都得到了改善。
　　
　?。?）表面吸附
　　表面化學吸附是指在SiC粉體漿料中加入表面活性劑，通過表面活性劑與粉體顆粒表面的原子之間形成氫鍵、配位鍵或者利用范德華作用力、正負電荷作用使其吸附在SiC粉體表面，使SiC顆粒表現出表面活性劑的性質，從而改善SiC顆粒的某些表面特性。常見的表面活性劑通常為陽離子表面活性劑和非離子型表面活性劑。
　　
　　J.Zhang等運用檸檬酸與聚乙烯亞胺（PEI）對SiC進行改性，并對改性后SiC表面的Zeta電位和SiC漿料流變性的變化進行了深入的研究。結果表明檸檬酸不僅對PEI在SiC表面的吸附起到了重要的促進作用，而且兩者共存時還使SiC漿料的粘度所降低，穩定性和固相含量進一步提高。
　　
　　（3）表面包覆
　　化學包覆改性方法一般是把無機物通過溶膠-凝膠法包覆或沉積在SiC顆粒表面，或利用有機物分子中的可聚合官能團與SiC顆粒表面發生化學反應，有機單體直接聚合在SiC顆粒表面從而對SiC顆粒進行包覆，使SiC顆粒表面顯現出親水無機物或有機物的性質而達到表面改性目的的一種方法。常見的化學包覆方法還有使用硅烷偶聯劑進行包覆。硅烷偶聯劑是具有兩性結構的化學物質，其分子中的Si-O-C基團在水中水解后可與SiC粉體表面的[SiOH]反應，形成強有力Si-O-Si化學鍵；而有機基團則可進入水相中，使SiC顆粒顯現出有機基團的化學性質。鐵生年等用硅烷偶聯劑KH-550對SiC表面進行了改性。結果顯示：用KH-550處理后的SiC顆粒的表面Zeta電位提高了40mV，SiC漿料中團聚現象減少，漿料粘度大幅度降低。
　　
　　資料來源：《王瑞雨. SiC粉體表面改性工藝研究[D].煙臺大學》，由【粉體技術網】編輯整理，轉載請注明出處！