Chrystelle Salameh, Christel Gervais, Ricardo Antonio Francisco Machado, Charlotte Durif, Johan G. Alauzun, Emanoelle Diz Acosta, Hervé Plaisantin, Philippe Miele, Samuel Bernard, Marion Schmidt, Rénal Backov, Georges Chollon, Institut Européen des membranes (IEM), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Composites Thermostructuraux (LCTS), Université de Bordeaux (UB)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Snecma-SAFRAN group-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Materials Engineering, Federal University of Santa Catarina, Spectroscopie, Modélisation, Interfaces pour L'Environnement et la Santé (LCMCP-SMiLES), Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherche Paul Pascal (CRPP), Université de Bordeaux (UB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM), Institut de Recherche sur les CERamiques (IRCER), Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (IPAM), Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM), Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM ICMMM), Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
The design of Si-(B)-C materials is investigated, with detailed insight into the precursor chemistry and processing, the precursor-to-ceramic transformation, and the ceramic microstructural evolution at high temperatures. In the early stage of the process, the reaction between allylhydridopolycarbosilane (AHPCS) and borane dimethyl sulfide is achieved. This is investigated in detail through solid-state NMR and FTIR spectroscopy and elemental analyses for Si/B ratios ranging from 200 to 30. Boron-based bridges linking AHPCS monomeric fragments act as crosslinking units, extending the processability range of AHPCS and suppressing the distillation of oligomeric fragments during the low-temperature pyrolysis regime. Polymers with low boron contents display appropriate requirements for facile processing in solution, leading to the design of monoliths with hierarchical porosity, significant pore volume, and high specific surface area after pyrolysis. Polymers with high boron contents are more appropriate for the preparation of dense ceramics through direct solid shaping and pyrolysis. We provide a comprehensive study of the thermal decomposition mechanisms, and a subsequent detailed study of the high-temperature behavior of the ceramics produced at 1000 °C. The nanostructure and microstructure of the final SiC-based ceramics are intimately linked to the boron content of the polymers. B4 C/C/SiC nanocomposites can be obtained from the polymer with the highest boron content.