硅纳米线的制备与生长机理

硅纳米线是一种新型的一维半导体光电材料.本文较系统地介绍了硅纳米线在制备技术、生长机理方面的研究现状与最新进展,主要就激光烧蚀法、化学气相沉积法、热气相沉积法及溶液法等制备方法和基于气-液-固机理的生长机理、氧化物辅助生长机理及固-液-固生长机理等作了较为详尽的论述.     

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.     

硅纳米线的现代制备方法

硅纳米线是一种新型的一维纳米材料，其独特的物理特性，使其在光电器件，纳米器件以及微电子电路上有很好的应用。简要概括了目前大规模制备硅纳米线的主流技术：激光烧蚀法、化学气相沉积法、热蒸发法以及金属辅助化学腐蚀法。     

用VLS机制制备硅纳米线的生长阶段研究

在镀Ni的Si衬底上用硅烷高温分解的方法由VLS机制制备了硅纳米线，在不同的实验条件下研究了VLS机制生长的三个阶段：结晶阶段、共熔阶段和生长阶段，特殊条件下制备的处于结晶阶段的长度仅几十纳米的硅纳米线显示硅纳米线是从催化剂颗粒中长出来的，观察到的硅纳米线的生长过程说明VLS机制在纳米尺度仍然有效，可用于各种材料纳米线的制备。     

纳米线研究进展（1）：制备与生长机制

本文从纳米线的制备和与生长机制,表征,性能和应用几方面综述了米线的最新研究进展,着重阐述了激光烧蚀法和模板法制备纳米线的过程及各自的生长机制,对纳米线的电,光,磁性能,及其潜在的应用前景作了介绍。     

金纳米线的制备及其应用

金纳米线以其独特的光学和电学性质，在光学、电学、磁学等领域有着不可忽视的潜力，它的成功制备对于实现纳米尺度功能组件的实用化意义重大。介绍了金纳米线的合成方法及其应用，展望了未来的研究方向和发展趋势。     

化学气相沉积法制备GaN纳米线及其形貌结构和生长机理研究

采用化学气相沉积(CVD)法,分别以Ni、Au为催化剂,氨化金属Ga制备出GaN纳米线。运用SEM,EDX,TEM等表征手段分析了GaN纳米线的形貌与结构。通过改变氨化温度、生长时间、催化剂、衬底以及Ga源和衬底间的距离等生长条件,研究了其对GaN纳米线形貌和结构的影响,通过分析探讨纳米线的生长过程与机制,得到了生长GaN纳米线的最佳工艺。     

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。     

钨晶须/纳米线的制备工艺原理及最新研究进展

综述了钨晶须/纳米线几种典型的制备方法及其最新研究进展,如气相沉积法、金属催化诱导法、电化学蚀刻法、模板法等,介绍了气-固、气-液-固和气-固-固生长机制及模型,分析了钨晶须/纳米线在研究和应用中存在的主要问题,指出钨晶须/纳米线生长过程中的影响因素、生长模型建立及钨晶须/纳米线的形貌、组成和产率综合调控是未来重要的研究方向.     

针尖状SiC纳米线的合成与机理分析

采用热蒸发硅的方法,于1650℃反应不同的时间,在聚丙烯腈(PAN)碳纤维上原位生长碳化硅纳米线。通过X射线衍射,场发射扫描电镜及透射电子显微镜分析和观察,发现制得的产物为β-SiC单晶纳米线,具有明显的针尖状头部,且呈放射状生长在碳纤维上,形成试管刷状阵列。基于在反应不同阶段所得到产物的不同形貌,结合对制备条件和制备原料的分析,提出不同于传统VLS机理的VL’S机理。     

制备工艺对热压烧结SiC/SiC复合材料结构与性能的影响

采用纳米SiC和亚微米SiC粉料作为基体形成原料,通过热压烧结技术制备了SiC/SiC 复合材料.研究了粉料颗粒、烧结温度、烧结压力对复合材料显微结构和各种性能的影响.结果显示,采用纳米碳化硅粉体可有效降低烧结温度,促进复合材料的致密化过程,在1780℃、20MPa条件下可获得性能优良的复合材料.而采用亚微米SiC粉体,复合材料的致密化过程需要较高的温度,但随着密度的增加,基体与纤维之间的作用力增强,不利于性能的提高.     

聚碳硅烷纤维的不熔化与SiC纤维制备研究

以聚二甲基硅烷(PDMS)为原料,在高压釜内高温高压反应制备了聚碳硅烷(PCS)先驱体,经熔融纺丝制备了PCS纤维,研究了在190 C下不同不熔化时间对PCS纤维氧化增重、Si-H键反应程度、凝胶含量、氧含量及最终SiC纤维氧含量与性能的影响.研究表明,在不熔化过程中,PCS结构中的Si-H键与氧反应,在PCS分子间形成Si-O-Si交联结构.随着不熔化时间的延长,PCS纤维发生氧化增重、Si-H键反应程度提高、凝胶含量增加,SiC纤维中氧含量也逐渐增加.在不熔化保温3h,制备的SiC纤维强度可达2.52GPa.随着不熔化时间的进一步延长,SiC纤维氧含量增加,其强度逐渐降低.     

聚变堆结构材料SiC/SiC的研究进展

SiC/SiC复合材料具有优异的高温强度、抗蠕变性能、耐腐蚀和热冲击性能、假塑性断裂行为以及在聚变环境下固有的低诱导放射性和放射余热,被公认为是聚变堆结构的候选材料,在国际上很多反应堆概念设计中颇受瞩目.综述了几十年来世界范围内对聚变堆包层结构应用背景下的SiC纤维、SiC单体、纤维一基体界面以及SiC/SiC复合材料的研究进展,阐述了对该复合材料辐照效应的研究现状,并在此基础之上指出了目前SiC/SiC复合材料应用于聚变堆包层结构材料的限制因素.     

C/SiC陶瓷基复合材料表面Si/SiC涂层制备

采用新的泥浆预涂层-反应烧结工艺在C/SiC复合材料表面制备Si/SiC致密涂层,重点研究了原材料、工艺条件对涂层性能的影响;采用XRD分析涂层的组分及晶体结构,采用SEM分析涂层的断口形貌.结果显示,采用MC为胶粘剂、较低的裂解升温速度制备的预涂层性能最好;无Si气氛存在直接高温烧结制备涂层性能差,而在真空环境下、1450～1600℃温度范围高温烧结能够制备出致密的Si/SiC涂层,Si气氛的大量存在是决定涂层性能的关键.     

SiC粉体制备技术的研究进展

作为一种新型的精细陶瓷,SiC材料以其优异的物理化学性能而日益受到重视,其中SiC粉体的制备方法及性能是影响SiC陶瓷材料性能的主要因素.综述了SiC粉体的制备方法及其最近研究进展,详细介绍了碳热还原法、机械粉碎法、溶胶-凝胶法、热分解法、自蔓延高温合成法和气相反应法,并对其优缺点进行了评述,展望了其将来的发展前景.     

制备工艺因素对碳化硅水基浆料粘度的影响研究

研究了浆料搅拌时间、分散剂含量、粉体含量和p H值等对碳化硅水基浆料粘度的影响。结果表明,水基浆料的粘度随搅拌时间的增加而减小,超过24 h后趋于平稳;水基浆料粘度随分散剂含量的增加而减小,但超过一定含量时反而增大;随着Si C水基浆料中粉体含量的逐渐增加,浆料的粘度总体呈逐渐增大的趋势,粉体含量超过30%时,浆料的搅拌分散时间会延长1.5倍;p H值高于5.5后,水基浆料的粘度随p H值的增加急剧提高,超过8.15时略有下降。通过优化工艺参数,可制备出粘度低于1.0 Pa·s、粉体含量为30%的Si C水基浆料。     

凝胶浇注成型制备致密 SiC陶瓷材料

采用一种凝胶浇注成型预配液作为陶瓷粉体的分散介质,将亚微米级SiC粉体和烧结助剂Y2O3、Al2O3直接混合,制得了固含量>50vol％的凝胶浇注浆料,在100s-1的剪切速率下,浆料粘度<1Pa·s,可以顺利实现凝胶浇注成型;对得到的SiC素坯进行了无压烧结．在2000℃保温1h(氩气氛)的烧结条件下,烧结体相对密度为(98．1±0．2)％,抗折强度、硬度和韧性分别为(722±70)MPa、(20．18±0．75)GPa、(4．00±0．20)MPa·m1／2．     

聚变堆结构应用SiC/SiC热导率的研究进展

得益于其优异的高温性能和韧性断裂行为以及聚变环境下的低诱导辐射,SiC/SiC复合材料在聚变堆结构应用方面有着巨大潜力.由于传统SiC/SiC复合材料的热导率难以达到要求,近年来越来越多的研究机构将研究重点放在提高该材料的热导率上.介绍了聚变堆结构应用背景下提高SiC/SiC复合材料热导率的途径及方法,综述了世界范围内该领域的研究进展,并在此基础上展望了SiC/SiC复合材料热导率的研究前景.     

Cf／SiC陶瓷基复合材料制备及性能研究现状

本文综述了Cf／SiC陶瓷基复合材料的研究进展，回顾了碳纤维的发展过程，介绍了Cf／SiC陶瓷基复合材料的制备技术，详细阐述了Cf／SiC陶瓷基复合材料的力学性能与微观结构，分析了提高其断裂强度、断裂韧性的机理。并展望了Cf／SiC陶瓷基复合材料以后的研究重点及发展前景。     

干法纺丝法制备低氧含量SiC纤维

通过粘度、凝胶含量和XRD等手段研究了聚碳硅烷(PCS)纺丝原液的干法纺丝性能和干纺PCS纤维的自交联过程, 并对所制得的低氧含量SiC纤维的组成、结构和性能进行了表征. 结果表明, PCS/二甲苯纺丝原液的最佳纺丝粘度范围在18.0～22.0Pa·s; 干纺PCS纤维在烧成温度超过250℃后开始发生自交联反应, 在烧成温度超过550℃后, 干纺PCS纤维完全交联形成了“不熔不溶”的网状结构; 干法纺丝法制备得到的SiC纤维与空气不熔化法制得的SiC纤维相比, 氧含量大幅降低, 仅在3.6wt%左右, 结晶度较高, 其耐高温抗氧化性也有明显的改善.