关键词： 碳化硅   晶须   微孔陶瓷  

摘要： 介绍一种制备碳化硅微孔陶瓷的新方法。以碳化硅晶须为主要原料,不添加任何造孔剂,采用传统的烧结工艺,在1700℃下制备出孔隙率高于56%、平均孔径为3.8μm、弯曲强度为158 MPa的碳化硅微孔陶瓷,并研究了制备工艺对制品性能的影响。研究结果表明:微孔的形成机理主要是晶须之间的架桥作用;通过调节碳化硅晶须的长径比、烧结助剂用量、烧结温度等条件,可以有效地控制微孔陶瓷孔隙率的高低、孔径的大小及其力学性能。

关键词： SiC纳米晶须   阵列结构   热蒸发   孪晶纳米线生长机理   堆垛层错  

摘要： 碳化硅(SIC)纳米晶须不仅维持SiC块体材料的宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子迁移率等特点,还由于小尺寸和低维效应,在光、电、热、磁及机械性能等方面展现奇特性质,在光电子材料、复合材料、传感器、催化剂等方面有潜在重要应用。具有有序阵列结构的SiC纳米晶须还可能成为新一代高分辨的显示材料和发光材料。对有阵列结构的一维SiC纳米晶须的制备、性能、生长机理及应用进行系统研究不论在科研还是实际应用方面都具有重要的意义。 与大量文献报道的制备方法相比,本文采用相对简便和成本低廉的热蒸发技术,采用不同的碳源和硅源在碳纤维和石墨基板上沉积生长了β-SiC(3C-SiC)纳米晶须及其阵列。应用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和能谱仪等测试手段研究了SiC纳米晶须的相组成、形貌和结构;应用拉曼光谱、光致发光光谱和场致电子发射等分析方法研究了SiC纳米线的光学和电学性能。在上述基础上,提出了热蒸发法生长SiC纳米晶须的反应机理,探索了SiC纳米晶须的微观结构与性能的关系。论文得到了一系列重要结论,取得了一些创新性成果,为SiC纳米晶须在纳米器件领域的实际应用打下了的基础。 研究结果表明,碳源及真空度的不同对SiC纳米晶须的形貌及阵列结构有重大影响:碳纤维基体上制得的SiC晶须具有针尖状的头部形貌,呈试管刷状阵列结构,而石墨片上合成的SiC晶须为取向不规则草坪状阵列,呈六棱柱状形貌;碳纤维上合成SiC晶须对真空度的要求较高,只在低真空下能制得大量产物,而石墨片上则在高和低真空下均能合成大量SiC晶须。在熔体熔化的前提下,生长温度对实验结果影响不大,温度的不同对晶须生长的快慢有所影响,进而体现在所制得的晶须的长短上有所不同。基于反应不同阶段所得到的SiC晶须的不同形貌,并结合其他实验现象分析了针尖状SiC纳米晶须的生长机理;基于六方棱柱状SiC纳米晶须内部的周期性{111}孪晶结构,论文首次提出了孪晶纳米线的生长机理。 论文对以上两种碳源基体上制得的SiC纳米晶须进行室温下的光致发光(PL)和拉曼光谱实验。拉曼光谱分析表明SiC纳米晶须的拉曼曼峰位有向低波数偏移的现象,这种现象是由于其晶须内存在的堆垛层错所造成。光致发光谱显示,SiC纳米晶须的发光峰位较之β-SiC体单晶有明显的蓝移。SiC纳米晶须中堆垛层错导致的孪晶超晶格结构的量子限域效应是引起蓝移及发光峰分裂的主要原因。 石墨片基底上获得的草坪状SiC纳米晶须阵列的场致电子发射实验表明SiC纳米线具有良好的电子发射性能、高的亮度和低的开启电压,其场发射开启电压是2.1V/μm。 本文还以钴硅合金为硅源,采用热蒸发法同时在石墨基板上和合金熔体表面生长了SiC纳米线。通过对比分析发现,一定温度下不同的金属硅化物的硅蒸气压不同导致了反应体系SiO过饱和度的不同,从而得到了不同形貌的SiC纳米线。硅合金熔体表面所得到的SiC纳米线/晶须可用固-液-固(SLS)和气-液-固(VLS)的联合生长模式来解释。

关键词： 碳化硅晶须   纳米   制备方法  

摘要： 碳化硅纳米晶须的制备方法,分为固相材料法、气相材料法和液相材料法。分析了各种方法的机理、工艺和特点。对碳化硅纳米晶须的未来研究作了展望。

关键词： 复合材料   赛璐珞   制备方法   碳化硅晶须   混合均匀   溶剂挥发   真空干燥箱   高速混合机  

摘要： 本发明公开了一种赛璐珞复合材料，其特点是由质量化硅晶须、1％～5％的偶联剂及1％～12％的溶剂制成。所述赛璐珞复合材料的制备步骤为：将偶联剂溶于溶剂中并搅拌均匀，加入纳米级β-碳化硅晶须，混合均匀；溶剂挥发后，放入真空干燥箱烘干；取赛璐珞粉体与上述混合粉料放入高速混合机中混合均匀后模压成型。

关键词： 化学气相沉积法   气-液-固机制   碳化硅晶须  

摘要： 采用化学气相沉积(CVD)法以气-液-固(VLS)机制生长了碳化硅(SiC)晶须,系统研究了基片表面的气流状况、生长温度和反应室总气压等对SiC晶须形貌的影响。研究结果表明:当基片表面存在较强的平流状态时,以生长SiC薄膜为主,很难形成晶须;生长温度及反应室总气压对晶须的直径有较大影响,合适的生长温度以及较高的总压有利于晶须的生长。

关键词： 碳化硅晶须   复合材料   制备   性能   应用  

摘要： 介绍了碳化硅晶须的性能、特点、制备方法,以及陶瓷基复合材料的制作、性能和应用。

关键词： 固体废弃物   碳化硅晶须   双重加热法   制备方法  

摘要： 本文以木炭、硅灰等固体废弃物作为原料，采用双重加热这一新技术合成了高纯度的碳化硅晶须，利用X射线荧光波谱仪、X 射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等仪器设备对碳化硅晶须进行了表征。\n 本文研究了碳化硅晶须的合成热力学和生长机理，探讨了原料配比、合成温度、合成时间、升温速率、加热方式等因素对合成碳化硅晶须的形貌、产率和产量的影响，优选出了最佳工艺条件。合成实验表明，以木炭、硅灰等固体废弃物为原料，在质量配比SiO<,2>∶C 为 3∶2、合成温度为1400℃、合成时间为3小时的条件下，用双重加热炉可以制备出直径为 0.3-0.7μm、长径比为 5-100、品位为70-80％的碳化硅晶须。与常规加热法相比，双重加热法合成碳化硅晶须可以降低合成温度、缩短合成时间，从而大大降低能耗，并使电炉寿命大幅度提高，有效地降低了生产成本，有利于实现碳化硅晶须的规模化生产。\n 本文进一步研究了碳化硅晶须的提纯工艺：采用泡沫浮选法对反应产物进行初选，得到了品位为 85-90％的碳化硅晶须初级产品；采用水力分离法对碳化硅晶须初级产品进行精选，将初级碳化硅晶须产品的品位提高到90-95％；对精选后的碳化硅晶须，通过高温氧化去除碳化硅晶须中含有的游离碳，然后通过常温酸洗除去SiO<,2>以及金属杂质，最后得到品位为96-97％、纯度达99.

关键词： 碳化硅晶须   双重加热技术   催化剂   生成率  

摘要： 双重加热法是低成本、大批量合成碳化硅晶须的新技术,合成温度低、合成时间短、生成率高。对以炭黑和二氧化硅微粉为原料、用双重加热法合成碳化硅晶须的工艺过程进行了研究。观察了不同合成时间、合成温度和催化剂条件下的碳化硅晶须,揭示出不同工艺参数对合成的碳化硅晶须的产出率,微观形貌、直径和长度范围的影响。结果表明,催化剂的使用可以加快反应速度,提高碳化硅晶须的生成率,合成过程为VLS。实验中初步得到的最佳经济工艺参数为:Fe2O3的用量为2%,合成时间为1.5h,合成温度为1250℃。此时的该工艺条件下碳化硅晶须的生成率可达80%,晶须平均直径为0.6μm,平均长度为30μm。

关键词： 碳化硅单晶   液相法   晶体生长   过渡族金属硅化物   碳化硅晶须  

摘要： 以过渡族金属硅化物为溶剂,采用自发熔渗法和溶液法来研究不同形貌SiC晶体在金属硅化物熔体中的生长情况.利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、体视显微镜等对熔渗试样和采用溶液法生长的单晶和晶须的形貌结构进行了观察和表征,利用X射线衍射仪(XRD)对采用溶液法生长的晶体和晶须进行了相组成和晶型的表征,并讨论了SiC晶须和SiC单晶的生长机理.结果表明,Fe5Si3、CoSi、Co4.5CrSi4.5、Ti2.3Si7.7等熔体适合生长SiC单晶,FeSi、FeSi2等熔体适合生长SiC晶须,而当Fe3Si熔体渗入SiC预制件后,仅有石墨相析出.

关键词： 稀土氧化物   碳化硅   晶须  

摘要： 研究了氩气气氛下稀土氧化物对不同碳源形成SiC晶须的影响。结果表明,稀土氧化物能够在一定程度上促进碳化硅晶须的形成。稀土氧化物能够改变碳化硅晶须的形貌,主要表现在提高碳化硅晶须的直晶率和直径。不同种类的稀土氧化物,其催化效果不同。