由于当材料变小到一定的尺度时,就会导致材料表面的周期性条件被破坏,使得材料的能带结构和其尺寸之间产生依赖性,纳米材料因为这种结构上的特点导致它呈现出了比普通材料更优异的诸多性能。而核壳结构的纳米材料不仅实现了多种纳米材料优异性能的结合和互补,还具有多种材料结构和化学成分的多样性和可调控性。Si3N4是一种性能优异的工程陶瓷和半导体材料,因其有着高强度、高硬度、耐腐蚀性、抗氧化性、优异的抗热冲击和机械冲击性能,因而被广泛地应用于众多领域,在工程部件、电器元件、航天飞行器、军事领域等都有着宽广的前景。天线罩是导弹和飞行器前端的一个重要的部件,具有抗热、抗冲击、载波和承载等功能,需要天线罩材料具备高机械强度、低介电常数和介电损耗、好的耐腐蚀性和抗冲击性。而氮化硅陶瓷材料具有着耐高温、热稳定性强、介电常数和介电损耗低、力学性能优异等优点,成为近年来天线罩材料的研究热点。本文以水热反应合成纳米碳质球、通过TEOS水解反应制备Si O2包覆碳质球(C@Si O2),通过碳热还原氮化法制备得到Si3N4纤维;另一方面,将直接凝固注模成型中分散剂反应失效法及陶瓷空心微珠作为造孔剂法相结合,利用固化成型机理上的优势制备得到多孔陶瓷坯体,最后通过基体中的硅源与碳源反应烧结来制备新型氮化硅多孔陶瓷,并研究了原料配比和工艺参数对纤维的形貌以及多孔陶瓷的综合性能的影响。主要的研究内容如下:以葡萄糖为原料采用水热反应法制备纳米碳球,并通过改变体系中碳球浓度、反应时间和温度来调控碳球的粒径和形貌。通过扫描电子显微镜观察产物形貌,最终制备了粒径为不同粒径分布的纳米碳球,并且具有良好的球形度和单分散性;以制得的碳球为核,采用TEOS水解法制备C@Si O2纳米球。通过调节体系浓度、反应温度和时间、硅源TEOS含量等来改善C@Si O2的核壳结构形貌。通过扫描电子显微镜观察产物形貌,通过透射电子显微镜和EDS能谱确定产物含量。最终获得了粒径为200nm的C@Si O2纳米球,并且球形良好,分散均匀且不黏连;在高温氮气氛下,对C@Si O2纳米球进行热处理从而制备氮化硅纳米线,并对烧结温度和原料进行变化,最终在1400℃的氮气氛下制备了直径为2μm、1μm和0.5μm的氮化硅纤维,纤维的直径均匀,且表面光滑。首次将直接凝固注模成型中分散剂反应失效法和使用陶瓷空心微珠相结合,利用固化成型机理上的优势制备得到多孔陶瓷坯体,在惰性气氛下烧结得到多孔陶瓷。这种成型方法使得空心微珠和陶瓷粉体颗粒紧密接触,有效地提高了空心微珠和陶瓷基体之间的界面强度。结果表明,该方法提高了空心微珠和陶瓷基体的结合强度,能够很好地调控多孔陶瓷的性能尤其通过调节烧结参数。通过研究可得,在1400℃的氩气氛中,添加5wt%的硅溶胶所得的多孔Si3N4陶瓷性能最佳,其断裂韧性为2.45 MPa·m1/2,介电常数为3.49,导热系数为2.57 W/(m·K)。另一方面,在悬浮液中加入不同量的硅溶胶和炭黑,可以有效调控多孔Si3N4陶瓷的微观形貌。通过碳热还原反应,改变硅溶胶和碳的添加量来获得不同孔隙率的多孔陶瓷。随着加入硅溶胶的含量的增加,多孔陶瓷的孔隙率可以从48%增加到60%。此外,烧结气氛特别是惰性气体的加入,使得在α-Si C相形成,对于性能的优化起着重要的作用。以此方法制备的高性能多孔Si3N4陶瓷,其孔隙率为48.2%,抗弯强度为108.30 MPa,介电常数为3.49,导热系数为2.57 W/(m·K)。这是一种很有前景的高效制备天线罩材料的方法。