เซรามิกที่ได้จากพอลิเมอร์ (PDCs) คือ วัสดุ เซรามิกที่เกิดจากการไพโรไลซิ ส ของพอลิเมอร์ก่อนเซรามิกซึ่งโดยปกติจะทำภายใต้บรรยากาศเฉื่อย^{[ 1 ]}

องค์ประกอบของ PDC ที่พบได้บ่อยที่สุด ได้แก่ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC), ซิลิคอนออกซีคาร์ไบด์ (SiO _x C _y ), ซิลิคอนไนไตรด์ (Si ₃ N ₄ ), ซิลิคอนคาร์บอนไนไตรด์ (Si _3+x N ₄ C _x+y ) ^{[ 2 ]}และซิลิคอนออกซีไนไตรด์ (SiO _x N _y ) ^{[ 3 ]}องค์ประกอบ การกระจายเฟส และโครงสร้างของ PDC ขึ้นอยู่กับสารประกอบพอลิเมอร์ตั้งต้นที่ใช้และสภาวะการไพโรไลซิสที่ใช้

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของวัสดุเซรามิกประเภทนี้คือความอเนกประสงค์ที่เกิดจากการใช้สารตั้งต้นพอลิเมอร์ในแง่ของการประมวลผลและการขึ้นรูป เซรามิกที่ได้จากพอลิเมอร์สามารถผลิตได้ด้วยวิธีการพิมพ์ 3 มิติ (การพิมพ์ 3 มิติ) โดยใช้การผลิตเส้นใยหลอมเหลว^{[ 4 ]}และสเตอริโอลิโทกราฟีที่ใช้การพอลิเมอไรเซชันด้วยแสงของพอลิเมอร์ก่อน เซรามิ ก^{[ 5 ]}การประมวลผล PDC ดังกล่าวถูกนำไปใช้ในแอปพลิเคชันที่ต้องการวัสดุที่มีความเสถียรทางความร้อนและทางเคมีในรูปทรงที่ซับซ้อน เช่น โครงสร้างเซรามิกเซลลูลาร์^{[ 6 ]}ซึ่งทำได้ยากด้วยวิธีการแปรรูปเซรามิกแบบดั้งเดิม เช่นการเผา ผง และการหล่อแบบสลิป PDC ยังมีคุณค่าสำหรับการสังเคราะห์วัสดุ ที่มีรูพรุนและ มีรูพรุนขนาดกลาง^{[ 7 ]}และฟิล์มบาง^{[ 8 ]}

PDC ส่วนใหญ่ผลิตขึ้นโดยกระบวนการไพโรไลซิสของพอลิเมอร์พรีเซรามิก

ในกลุ่มของพอลิเมอร์พรีเซรา มิก พอลิไซลอกเซนเป็นพอลิเมอร์พรีเซรามิกที่มีชื่อเสียงที่สุด โครงสร้างหลักประกอบด้วยอะตอมของซิลิคอนและออกซิเจน พอลิ(ออร์กาโน)ไซลอกเซนคือพอลิไซลอกเซนที่มีกลุ่มอินทรีย์อยู่ในโครงสร้างหลัก เช่น พอลิโบโรไซลอกเซน พอลิ(คาร์โบไซลอกเซน) พอลิเมอร์พรีเซรามิกประเภทสำคัญอีกประเภทหนึ่งคือ พอลิคาร์โบไซเลนและพอลิ(ออร์กาโน)คาร์โบไซเลน ซึ่งมีอะตอมของคาร์บอนและซิลิคอนสลับกันอยู่ในโครงสร้างหลัก ในทำนองเดียวกัน พอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยพันธะ Si-N จะถูกจัดประเภทเป็นพอลิไซลาเซนพอลิ(ออร์กาโนไซลาเซน) และพอลิ(ออร์กาโนไซลิลคาร์โบไดอิมิด) ^{[ 9 ]}องค์ประกอบของพอลิเมอร์ที่แตกต่างกันส่งผลต่ออุณหภูมิในการประมวลผล การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาค ผลผลิตเซรามิก และความเสถียร^{[ 10 ]}

การแปลงพอลิเมอร์พรีเซรามิกเป็น PDC สามารถแบ่งออกได้เป็นสี่ขั้นตอน ได้แก่ การขึ้นรูป การเชื่อมโยงข้าม การไพโรไลซิส และการตกผลึก โดยทั่วไป กระบวนการผลิต PDC จะเสร็จสมบูรณ์ที่อุณหภูมิ 1100-1300 °C เพื่อให้ได้ PDC ที่เป็นผลึก วัสดุบางชนิดต้องการอุณหภูมิที่สูงขึ้นในการตกผลึก โดยปกติจะสูงกว่า 1700 °C ^{[ 11 ]}

PDC มีลักษณะเฉพาะที่มีคุณสมบัติหลายประการ ได้แก่: ^{[ 1 ]}

• คุณสมบัติทางกล : ความแข็ง สูง โมดูลัสสูง และความแข็งแรง สูง
• เสถียรภาพในสภาพแวดล้อมสุดขั้ว: มีเสถียรภาพทางความร้อน ที่ดี ทนต่อการออกซิเดชันและการกัดกร่อนสูง
• คุณสมบัติ การยึดเกาะ : แรงยึดเกาะสูงและแรงตึงผิวต่ำ
• ความทนทาน : ทนต่อการสึกหรอ ป้องกันการเกาะติดของสิ่งสกปรกและป้องกันการก่อตัวของไบโอฟิล์ม
• มีความเป็นพิษต่ำและ เข้ากันได้ ดีกับสิ่งมีชีวิต

การผสมผสานระหว่าง PDC และวัสดุอื่นๆ ที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันสามารถพัฒนาคุณสมบัติการผสมผสานสำหรับวัสดุคอมโพสิตที่ใช้ PDC เป็นพื้นฐาน วัสดุคอมโพสิตที่ใช้ PDC เป็นพื้นฐานสามารถขยายฟังก์ชันและการใช้งานของ PDC ไปสู่หลากหลายสาขา เช่น การใช้งานทางชีววิทยา การแพทย์ ไฟฟ้า แม่เหล็ก วิศวกรรม และทางแสง^{[ 12 ]}

เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการเคลือบอื่นๆ การบำบัดด้วยความร้อน (เช่นการพ่นด้วยความร้อน ) ของกระบวนการ PDC นั้นง่ายและต้นทุนต่ำ การเคลือบ PDC เป็นส่วนประกอบที่ดีในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเยื่อแยกก๊าซ เนื่องจากความเสถียรโดยธรรมชาติของวัสดุ PDC การเคลือบ PDC จึงมักใช้ในสารเคลือบป้องกันสิ่งแวดล้อม (EBCs) ^{[ 11 ]}

การพิมพ์ 3 มิติแบบ Fused filament fabricationใช้พอลิเมอร์สำหรับการประมวลผล PDC ในการใช้งานที่หลากหลาย เช่น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน แผ่นระบายความร้อน โครงสร้างรองรับสำหรับการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อกระดูก ตัวกรองสารเคมี/ก๊าซ และฮาร์ดแวร์แบบเปิดที่กำหนดเอง[ 4 ^{]เทคนิคการ}พิมพ์ 3 มิติเฉพาะเช่นการเขียนหมึกโดยตรง (DIW) สเตอริโอลิโทกราฟี (SLA) และการประมวลผลแสงดิจิทัล (DLP) สามารถควบคุมโครงสร้างของพอลิเมอร์พรีเซรามิกได้ตั้งแต่ระดับนาโนถึงระดับมหภาค การพิมพ์ 3 มิติของ PDC สามารถอำนวยความสะดวกในการผลิตและการบูรณาการวัสดุเซรามิกขั้นสูง^{[ 13 ]}

PDC ที่เข้ากันได้ทางชีวภาพและวัสดุคอมโพสิตที่ใช้ PDC สามารถนำไปใช้ในระบบชีวภาพต่างๆ ได้ โดยทั่วไปจะใช้ในการสร้างอินเทอร์เฟซหรือพื้นผิวที่มีฟังก์ชันการทำงานหลากหลายและรูปร่างที่ซับซ้อนสำหรับการใช้งานทางชีวการแพทย์ เช่น การสร้างเนื้อเยื่อใหม่ การออกแบบวัสดุปลูกถ่าย การส่งยา และการปิดแผล^{[ 14 ] [ 15 ]}

วัสดุไฮบริด PDC สามารถใช้งานได้และปรับแต่งได้สำหรับการผลิตพื้นผิวในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเซ็นเซอร์แอคทูเอเตอร์อุปกรณ์ไฟฟ้าอุณหภูมิสูง ฯลฯ กลยุทธ์การประมวลผลทั่วไปของวัสดุคอมโพสิต PDC สำหรับการใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์ ได้แก่ การดัดแปลงทางเคมี การผสมกับโลหะหรือโลหะออกไซด์ และการรวมเข้ากับสารเติมแต่งเชิงฟังก์ชัน^{[ 12 ]}