Polímero precerámico

El término polímero precerámico se refiere a diversos compuestos poliméricos que, mediante pirólisis en condiciones adecuadas (generalmente en ausencia de oxígeno), se transforman en compuestos cerámicos con alta estabilidad térmica y química. Las cerámicas resultantes de la pirólisis de polímeros precerámicos se conocen como cerámicas derivadas de polímeros (PDC). Estas cerámicas suelen estar basadas en silicio e incluyen carburo de silicio , oxicarburo de silicio, nitruro de silicio y oxinitruro de silicio. Por lo general, estas PDC son amorfas y carecen de orden cristalino de largo alcance. ^{[ 1 ]}

El campo de los polímeros precerámicos y las cerámicas derivadas de polímeros en general surgió de los requisitos de la industria aeroespacial para materiales de protección térmica, como los materiales compuestos cerámicos reforzados con fibra. ^{[ 2 ]} El uso de polímeros precerámicos permite diversas técnicas de procesamiento en comparación con el procesamiento cerámico convencional. Por ejemplo, el hilado de fibras, la fundición de películas delgadas y el moldeo de formas complejas. Los polímeros precerámicos de uso común incluyen policarbosilanos y polisiloxanos , que se transforman mediante pirólisis en cerámicas de tipo SiC y SiOC , respectivamente. ^{[ 3 ]}

Un método de bajo costo para crear formas 3D complejas de componentes cerámicos es utilizar la fabricación aditiva (FA) en un proceso de dos pasos: primero se imprime el artefacto en polímero y luego se convierte en cerámica mediante pirólisis para formar cerámicas derivadas de polímeros (PDC). ^{[ 4 ]} Este proceso funciona con la impresión 3D basada en la fabricación de filamento fundido (FFF) para hacer estructuras celulares completamente densas, ^{[ 5 ]} que pueden usarse para andamios para la regeneración ósea que necesitan ser mecánicamente estables y tener una arquitectura 3D con poros interconectados. ^{[ 6 ]} Hasta ahora se han investigado ampliamente otras técnicas de impresión 3D (por ejemplo, estereolitografía , procesamiento digital de luz y polimerización de dos fotones ) que son compatibles con esta estrategia. ^{[ 7 ]} Por ejemplo, a través de métodos de fotopolimerización, se pueden usar polímeros precerámicos en enfoques de estereolitografía, lo que permite la fabricación aditiva de objetos cerámicos de formas complejas. En estos métodos, mediante la reticulación inducida por irradiación, los polímeros precerámicos líquidos se transforman en polímeros termoestables rígidos que conservan su forma durante la posterior transformación de polímero a cerámica que tiene lugar en la pirólisis. En esta transformación, los polímeros se convierten en productos cerámicos vítreos. ^{[ 1 ]}