碳化硅纳米线

碳化硅纳米线 SiC Nanowire

SiC纳米线是一种径向上尺寸低于100nm ，长度方向上远高于径向尺寸的单晶纤维。SiC纳米线生产技术一直都是全球研究的中心及难点。目前SiC纳米线在全球产量不高，一般为实验室水平生产(每次产量约几十微克)。
发展背景
SIC材料是人造共价键化合物，以其优异的高温强度、高热导率、高耐磨性和耐腐蚀性已在航空航天、汽车机械、化工、电子等工业领域广泛应用。但传统SIC材料本身的缺陷使其无法满足现代科技的苛刻要求。纳米技术的诞生为SIC材料的制备开辟了新的途径。性能更为优异的SIC纳米材料克服了传统SIC传统材料的缺陷而必将应用广泛。碳化硅纳米线正是在这样的背景下研究发展起来。
传统制备方法
主要分为两类，气相反应法和固体材料法。气相反应法是指用含碳气体和含硅气体反应，或者分解一种含碳、含硅化合物的有机气体合成。固体材料法是指利用载气通过含碳、含硅的固体材料，在与反应材料隔开的空间形成纳米线。
新型制备方法
1、纳米碳管模版法
1994年，zhou等人首次用碳纳米管作为先驱体，在流动Ar气保护下让其与SiO气体于1700℃反应，合成了长度和直径均比碳纳米管大一个数量级的实心、针状的碳化硅纳米线。
2、纳米尺度液滴外延法
孟国文等将含有硝酸铁的柱状活性炭置于炉内，炉内抽着空后通入0.1MPa的高纯Ar气，经4h加热到1200℃，接着以H2为载气将SiCl4载入炉内，在1200℃保温1.5h，整个过程一直同Ar气，保证管路畅通，在1200℃下，SiCl4与H2反应生成Si，由于活性炭中铁的催化作用，Si与C反应生产碳化硅纳米线。
3、溶胶凝胶法与碳热还原法
孟国文等以纯试剂正硅酸乙酯、无水乙醇、蔗糖和蒸馏水为原料，用硝酸为催化剂，采用溶胶凝胶工艺制备含蔗糖的二氧化硅溶胶，其中正硅酸乙酯、无水乙醇、蒸馏水的摩尔比为1:4:12.5，蔗糖的加入量使最终凝胶中的碳与二氧化硅中硅的摩尔比为4:1:1，均匀混合后经90℃烘干，经700℃在氮气中加热2h的含碳的二氧化硅干凝胶。将含碳二氧化硅干凝胶块体放入炉内的高纯石墨坩埚中，在流动Ar气保护下，以14℃/min升温至1650℃，保温2.5h，冷至室温。获得碳化硅纳米线。
4.应用
碳化硅纳米线增强增韧的金属基、陶瓷基复合材料已广泛应用到机械、化工、国防、能源、环保等领域。