碳毡中SiC纳米线的制备

采用国产炭素墨水与少量硅微粉混合的液体充分浸渍聚丙烯腈(PAN)基碳毡并烘干后, 在1450℃、真空条件下与硅微粉的气相产物发生碳热还原等反应, 在碳毡内部制备出大量SiC纳米线. 此纳米线多有弯曲形貌, 其线径范围为25~150nm, 可测轴向线长达15μm以上. 另有大量SiC的膜、纳米团絮、纳米颗粒等结构体存在. 对烧结试样做了XRD、SEM、TEM的表征, 初步研究了其组成结构、微观形貌及纳米线的生长机理.     

原位SiC纳米线增韧SiC陶瓷的抗热震性能

SiC陶瓷的本征脆性及其在高低温交变环境中抗热震能力的不足已成为制约其广泛应用的关键问题之一。本文以聚碳硅烷为前驱体、二茂铁为催化剂,通过前驱体转化法在制备低密度SiC陶瓷的同时在陶瓷中原位合成SiC纳米线,并采用前驱体浸渍裂解工艺将低密度陶瓷进一步致密化制备原位SiC纳米线增韧SiC陶瓷。实验结果表明,引入原位SiC纳米线后,SiC陶瓷的抗热震性能显著提升,经历30次“室温?1 500℃”的热震循环氧化后其氧化增重率仅为2.53%,相较于纳米线改性前的SiC陶瓷氧化增重率下降了59%。相应的微结构分析表明,合成的SiC纳米线为β-SiC晶型,其中包含部分堆垛层错。纳米线沿<111>方向择优生长,其生长遵循典型的“气-液-固”生长机制。SiC纳米线主要通过纳米线桥连和拔出增韧机制缓解陶瓷制备及高低温交变过程中产生的应力集中,减少裂纹数量和尺寸,进而提升陶瓷断裂韧性和抗热震性能。引入SiC纳米线后,SiC陶瓷内部平均裂纹长度由27.7μm下降至18.2μm,断裂韧性由3.76 MPa·m^1/2增加至7.83 MPa·m^1/2。     

多孔SiCO陶瓷中SiC纳米线的原位合成及生长机理

采用聚氨酯海绵为多孔模板, 浸渍有机硅树脂后在Ar气氛中原位合成了SiC纳米线。采用TG、XRD、SEM和TEM等分析测试手段对样品进行了表征, 研究了保温时间对合成SiC纳米线的影响, 并探讨了SiC纳米线的生长机理。研究结果表明: SiC纳米线生长在多孔陶瓷中, 纳米线长度达几十微米, 单根纳米线的直径不均一。SiC纳米线的生长机理为VS生长模式。随着保温时间的延长, 纳米线的数量增加, 形貌发生了变化, 且多孔陶瓷的比表面积明显增大, 体积电阻率降低。     

采用定向SiC纳米线烧结制备高强多孔 SiC陶瓷

利用直接墨水打印方法制备了由定向SiC纳米线交错叠层组成的具备网络状孔隙结构的高强SiC多孔陶瓷.制备的碳化硅多孔陶瓷具有高的通孔结构和完全由定向SiC纳米线组装而成的结构特征.研究了烧结温度对定向SiC纳米线多孔陶瓷的微观结构、相组成演变及力学性能的影响.研究结果表明:烧结温度低于1900℃时,SiC纳米线能保持高长...     

热解炭中原位熔盐催化SiC纳米线的合成及表征（英文）

不加金属催化剂,以碱木素酚醛树脂(LPF)和硅粉作为原料在低温条件下合成SiC纳米线。利用SEM、TEM、XRD表征样品的形貌及显微结构,用热力学方法分析反应条件对SiC纳米线生长的影响。结果表明,SiC纳米线在1100℃左右开始生长,其由气-液-固生长机理控制,同时其生成温度比用商业酚醛树脂作为原料低。生成的SiC纳米线的直径为30~100nm并沿晶面的[1 1 1]方向生长。碱木素酚醛树脂中的无机盐在热解炭化过程中原位形成熔盐并起着液相催化剂球滴的作用,促进SiC纳米线的生长,并提出合成SiC纳米线的生长机理模型。     

微波高温加热技术进展

微波高温加热技术被认为是本世纪最有可能取代传统外部加热技术而应用于材料制备的先进技术之一.总结了近年来微波高温加热技术在理论与模拟、结构材料和功能材料方面的研究进展,并对微波高温技术在产业化方面的应用现状和发展前景进行了论述.     

微波加热焦碳与石英砂合成SiC粉体

以粒度为～2μm,5～20μm,100～200μm的焦炭颗粒,粒度为～1μm的石英砂粉体为原料,采用微波加热合成了碳化硅粉体.在1600℃下保温30min,反应能完全进行,合成产物中β-SiC的含量达到98%以上.得到的SiC粉体具有与焦炭颗粒近似的颗粒尺寸.研究表明,微波加热具有节能快速的优点,能显著地促进反应的进行.     

微波加热在锂离子电池正极材料合成中的应用

近年来,微波加热技术由于独特的加热机理及加热快速均匀、节能高效、易于控制等特点受到了国内外研究者的广泛关注。本文重点介绍了微波加热在层状、尖晶石型及橄榄石型正极材料合成中的应用,认为采用微波加热技术合成正极材料,在合成效率、电极材料微观结构及电化学性能上,与传统的加热方式相比,都有一定的改善,并对微波加热技术合成锂离子电池正极材料的前景进行了展望。这对于推动正极材料的商业化进程具有一定的参考价值和指导意义。     

对Si和SiC纳米线中由应力引起的结构演化的高分辨显微研究

2007年11月20日,2007第六届中国国际纳米科技（成都）研讨会隆重召开,我国材料科学专家、中国科学院院士、北京工业大学副校长张泽应邀作了精彩的大会报告,报告主要介绍了张院士在Si和SiC纳米线微观行为等方面的最新发现以及研究进展,现将报告概要整理如下,谨供广大读者学习、参读。[编者按]     

室温研磨-微波加热合成钛酸钡纳米粒子

以氢氧化钡和钛酯丁酯为原料,采用室温研磨-微波加热合成了BaTiO3纳米粒子.用XRD、TEM、ED、IR和ICP对产品进行了表征.结果表明,微波加热10～20min可获得平均粒径为10～30nm的纳米粒子,该粒子大小分布均匀,晶相结构为立方相,钡钛物质的量之比约为1.0.氢氧化钡中的结晶水对粒子的大小、晶化程度有重要的影响.     

SiC纤维直流电阻加热CVD工艺研究

对SiC纤维的直流电阻加热CVD工艺进行了研究,实验采用将两种硅烷的比例混合液体通过液体流量计计量供液并即时完全汽化后与氢气混合输入到反应管并在水冷水银封入气口通入顶吹氢的供气方案,从而简化了工艺并解决了反应气体冷凝问题.在CVD工艺研究中发现影响纤维沉积质量的因素主要有沉积温度、反应气体组分及流量、走丝速度等工艺参数,此外还发现直流电阻加热CVD工艺中,反应管前后存在约200℃的温差,采用双沉积室工艺可减缓温差.在一定的沉积参数下,可沉积出直径60～100μm、抗拉强度3100～4080MPa的SiC纤维.     

高能微波辐照条件下SiC晶粒的生长过程分析

利用高能真空微波辐照, 仅以SiO₂和人造石墨粉为原料, 便捷快速地合成得到结晶良好的β-SiC晶粒。在利用各种表征手段综合分析SiC晶粒微观结构的基础上, 确认高能微波辐照条件下, β-SiC晶粒的生长过程符合“光滑界面的二维形核生长”机制。借助于电子背散射衍射技术(EBSD)进行的原位解析发现, 生长最快的{211}面在晶粒长大过程中逐渐被超覆, 通过形成{421}过渡晶面而最终演变为{220}晶面, 并成为晶粒的侧面; 而生长最慢的{111}面则成为最后保留下来的六角形规则晶面。EBSD的解析结果为SiC晶粒生长过程中晶面演变提供了直接的实验证据。     

碳化硅纳米线增韧碳化硅纤维/碳化硅基体损伤行为研究

通过在碳化硅纤维表面原位生长纳米线得到具有多级增强结构的碳化硅复合材料, 对复合材料引入纳米线后的微观结构、弯曲强度以及损伤的变化过程进行了研究。研究结果表明, 相较于原始的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料, 碳化硅纳米线可以明显提高基体沉积效率并改善材料的弯曲力学性能。从声发射技术和维氏硬度压痕测试结果可以看出, 纳米线通过抑制微裂纹的产生和在微裂纹之间发生桥联来抑制早期损伤的发展。此外, 在纳米线表面沉积一层氮化硼界面相, 纳米线与基体之间的结合力变弱, 复合材料对微裂纹的抑制和偏转得到进一步增强, 弯曲性能大幅提升。     

碳化硅纳米线增强多孔碳化硅陶瓷基复合材料的制备

构建多孔碳化硅纳米线(SiCNWs)网络并控制化学气相渗透(CVI)过程,可设计并获得轻质、高强度和低导热率SiC复合材料。首先将SiCNWs和聚乙烯醇(PVA)混合,制备具有最佳体积分数(15.6%)和均匀孔隙结构的SiCNWs网络;通过控制CVI参数获得具有小而均匀孔隙结构的SiCNWs增强多孔SiC(SiCNWs/SiC)陶瓷基复合材料。SiC基体形貌受沉积参数(如温度和反应气体浓度)的影响,从球状颗粒向六棱锥颗粒形状转变。SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料的孔隙率为38.9%时,强度达到(194.3±21.3) MPa,导热系数为(1.9 ± 0.1) W/(m∙K),显示出增韧效果,并具有低导热系数。     

Microwave Initiated Self-Propagating High-Temperature Synthesis of SiC

The use of microwave energy to initiate self-propagating, high-temperature synthesis (SHS) of Si + graphite mixtures has been investigated. The results indicate that, unlike with conventional ignition techniques, green densities in excess of 80% of theoretical can be ignited and the combustion wavefront can be crudely controlled. It was found that the induction time for ignition increased with increasing green density and that a higher microwave power level was required with the denser green pellets to achieve the same ignition time. Combustion front velocity increased with green density. The degree of densification was found to decrease with increasing green density. For a given green density, the degree of densification increased with increasing microwave power. The product contained a significant proportion of ultrafine (36–72 nm diameter) SiC whiskers; despite this, final densities as high as 83.6% of theoretical could be obtained without the use of applied pressure. This compares with the 50% densities obtained via conventional ignition techniques.     

SiC吸收剂电磁参数及吸波性能研究

采用HP-8510B微波矢量网络分析仪测试了超细SiC、SiC晶须和纳米SiC的电磁参数,并对三者的电磁参数进行了比较,结果表明粒径较小的纳米SiC的电磁参数在大部分所测试频段上均高于其余二者.根据电磁波传输线理论计算了3种SiC吸收剂的反射率曲线,发现纳米SiC的吸波性能明显优于超细SiC和SiC晶须.纳米SiC吸收剂的吸收峰随着厚度的增加而增大,谐振频率随着厚度的增加而向低频转移.纳米SiC吸收剂在涂层厚度为5.0mm时,吸收峰值可达-8.45dB,谐振频率为7.12GHz,小于-5dB的频宽为1.8GHz.