碳化矽納米線

發展背景

SIC材料是人造共價鍵化合物，以其優異的高溫強度、高熱導率、高耐磨性和耐腐蝕性已在航空航天、汽車機械、化工、電子等工業領域廣泛套用。但傳統SIC材料本身的缺陷使其無法滿足現代科技的苛刻要求。納米技術的誕生為SIC材料的製備開闢了新的途徑。性能更為優異的SIC納米材料克服了傳統SIC傳統材料的缺陷而必將套用廣泛。碳化矽納米線正是在這樣的背景下研究發展起來。

傳統製備方法

主要分為兩類，氣相反應法和固體材料法。氣相反應法是指用含碳氣體和含矽氣體反應，或者分解一種含碳、含矽化合物的有機氣體合成。固體材料法是指利用載氣通過含碳、含矽的固體材料，在與反應材料隔開的空間形成納米線。

新型製備方法

1、納米碳管模版法

1994年，zhou等人首次用碳納米管作為先驅體，在流動Ar氣保護下讓其與SiO氣體於1700℃反應，合成了長度和直徑均比碳納米管大一個數量級的實心、針狀的碳化矽納米線。

2、納米尺度液滴外延法

孟國文等將含有硝酸鐵的柱狀活性炭置於爐內，爐內抽著空後通入0.1MPa的高純Ar氣，經4h加熱到1200℃，接著以H2為載氣將SiCl4載入爐內，在1200℃保溫1.5h，整個過程一直同Ar氣，保證管路暢通，在1200℃下，SiCl4與H2反應生成Si，由於活性炭中鐵的催化作用，Si與C反應生產碳化矽納米線。

3、溶膠凝膠法與碳熱還原法

孟國文等以純試劑正矽酸乙酯、無水乙醇、蔗糖和蒸餾水為原料，用硝酸為催化劑，採用溶膠凝膠工藝製備含蔗糖的二氧化矽溶膠，其中正矽酸乙酯、無水乙醇、蒸餾水的摩爾比為1：4：12.5，蔗糖的加入量使最終凝膠中的碳與二氧化矽中矽的摩爾比為4：1：1，均勻混合後經90℃烘乾，經700℃在氮氣中加熱2h的含碳的二氧化矽乾凝膠。將含碳二氧化矽乾凝膠塊體放入爐內的高純石墨坩堝中，在流動Ar氣保護下，以14℃/min升溫至1650℃，保溫2.5h，冷至室溫。獲得碳化矽納米線。