航空航天领域中对于压力的测量是比较广泛的,例如,用于测量航天器升空过程中整流罩所受压力,发动机叶栅的脉动压力,直升飞机机翼的气流压力分布,测试发动机进气口的动态畸变、和机翼的抖动等。与此同时压力的测量也是复杂的,这时候将难以测量的力学量转化为易测量的电学量的压阻材料将起到事半功倍的作用。当前压力传感器的材料通常是单晶硅,但是其能承受的温度较低。因此寻找一种新的压力传感器材料就显得尤为重要。近些年研究的先驱体陶瓷材料具有优异的耐高温、抗腐蚀、抗烧蚀性能,而且有很高的压阻系数,因此其有可能成为制备航空航天领域压力传感器最有前途的材料。先驱体陶瓷材料是由非晶硅基体和自由碳两部分形成。自由碳的导电率很高,成为先驱体陶瓷的导电相,对先驱体陶瓷的压阻特性的影响十分重要。本文主要是通过工艺和材料两个方面来对先驱体陶瓷的自由碳进行调控,第一:通过改变先驱体陶瓷制备时的裂解温度,来调控自由碳的形态;第二:对制备材料先驱体进行改性来调控自由碳的含量。进一步研究裂解温度和自由碳含量对于先驱体陶瓷压阻特性的影响。根据研究结果,改进工艺,最终制备出压阻特性最高的先驱体陶瓷材料。首先:裂解温度对于先驱体陶瓷压阻特性影响。第一步,制备裂解温度分别为1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃的硅硼碳氮先驱体陶瓷。第二步,对不同裂解温度的硅硼碳氮先驱体陶瓷进行表征,结果显示:各个温度下制备的先驱体陶瓷都是非晶的,先驱体陶瓷体积在1000℃就已经收缩,随着裂解温度的升高,先驱体陶瓷中的自由碳由sp3向sp2转变,而且先驱体陶瓷的导电率逐渐升高。第三步对不同裂解温度下制备的先驱体陶瓷压阻特性进行检测,结果表明各个温度下制备的硅硼碳氮先驱体陶瓷都具有十分稳定的压阻特性。随着施加载荷的增加,材料的电阻发生了明显的下降。裂解温度为1300℃下制备的Si BCN先驱体陶瓷压阻系数最高。其次:自由碳含量对于先驱体陶瓷压阻特性影响。先对Si BCN先驱体进行改性,让Si BCN先驱体和不同比例的四乙烯基硅烷(TVS)发生硅氢化反应。再在第一部分的基础之上,选择裂解温度为1300℃,通过交联裂解等步骤后制备不同自由碳含量的Si BCN先驱体陶瓷。最后对不同自由碳含量的先驱体陶瓷压阻特性进行检测,结果表明各个自由碳含量的硅硼碳氮先驱体陶瓷都具有十分稳定的压阻特性,压阻系数相差不是很大。最后:对SiBCN先驱体陶瓷的压阻特性的机理进行探索。Si BCN先驱体陶瓷具有非常优异的压阻性能,其压阻系数可到4000-5000,是当前为止世界上压阻系数最高的陶瓷材料。一方面:在给予压力之后,导电相自由碳之间的距离变小,甚至是导电相之间相互导通,在先驱体陶瓷内部形成了有效导电网络,使得陶瓷的电阻降低。另一方面:在给予压力之后,导电相自由碳之间的距离变小,但是导电相之间并没有相互接触,由于宏观量子隧道效应,电子具有从一个导电相转移到另一个导电相的趋势,使得电子的转移比之前没有施加载荷时更容易,此时陶瓷电阻也会降低。