Silikon karbid nanomaterialları

Silikon karbid nanomaterialları

Silikon karbid nanomaterialları (SIC Nanomateriallar) ibarət olan materiallara aiddirsilikon karbid (sic)Nanometr miqyasında ən azı bir ölçü (ümumiyyətlə 1-100nm olaraq təyin olunur) üçölçülü məkanda. Silikon karbid nanomaterialları, quruluşuna görə sıfır ölçülü, birölçülü, iki ölçülü və üç ölçülü quruluşa təsnif edilə bilər.

Sıfır ölçülü nanostrukturalBütün ölçüləri nanometr miqyasında, əsasən qatı nanokriststallar, içi boş nanosferlər, içi boş nanokajlar və əsas-qabıq nanosferlər də daxil olan quruluşlardır.

Birölçülü nanostrukturİki ölçüdə üçölçülü məkanda nanometr miqyası ilə məhdudlaşdığı quruluşlara baxın. Bu quruluşda nanowires (bərk mərkəzi), nanotubes (içi boş mərkəz), nanobelts və ya nanobelts (dar düzbucaqlı kəsişmə) və nanopizmlər (prizm formalı kəsişmə) daxil olmaqla bir çox formaya malikdir. Bu quruluş mezoskopik fizika və nanoscale cihaz istehsalında unikal tətbiqləri səbəbindən intensiv tədqiqatların diqqət mərkəzində olmuşdur. Məsələn, birölçülü nanostrukturlarda daşıyıcılar yalnız quruluşun bir istiqamətində (yəni nanowire və ya nanoTube uzununa istiqamətli istiqamətdə) təbliğ edə bilər və nanoelektronikadakı əsas cihazlar və əsas cihaz kimi istifadə edilə bilər.

İki ölçülü nanostrukturNanoscale-də yalnız bir ölçüsü olan nanosheets, nanosheets, nanosheets, nanosheets və nanospherlər kimi qatar təyyarəsinə yalnız bir ölçüsü olan, bu yaxınlarda böyümə mexanizminin əsas anlayışı üçün deyil, işıqlı tətbiqi, sensorlar, günəş hüceyrələri və s.

Üçölçülü nanostrukturAdətən sıfır ölçülü, tək ölçülü və ya ikiölçülü və ya nanowires və ya nanorodlar kimi nanowires və ya nanorodlar kimi əsas struktur bölmələri (məsələn, nanowires və ya nanorodlar) və onların ümumi həndəsi ölçüləri, nanometr və ya mikrometr miqyasda olan kompleks nanostrukturlar adlanır. Vahid həcmində yüksək səth sahəsi olan bu cür mürəkkəb nanostrukturlar, səmərəli evi udma, sürətli interfetial şarj ötürülməsi və tənzimlənən nəqliyyat imkanları üçün uzun optik yollar kimi bir çox üstünlük təmin edir. Bu üstünlüklər gələcək enerji dönüşümündə və saxlama tətbiqlərində dizaynın inkişaf etdirilməsinə üç ölçülü nanostukturu aktivləşdirir. 0D-dən 3D quruluşundan, geniş çeşidli nanomateriallar tədricən və tədricən sənaye və gündəlik həyata keçirilmişdir.

SIC Nanomaterialların sintez üsulları

Sıfır ölçülü materiallar isti ərimə metodu, elektrokimyəvi tirting metodu, lazer piroliz metodu və s. İlə sintez edilə bilər.Sic bərkBir neçə nanometrdən onlarla nanometrə qədər olan nanokrystallar, eyni zamanda Şəkil 1-də göstərildiyi kimi ümumiyyətlə yalançı sferikdir.

Şəkil 1, müxtəlif üsullarla hazırlanan β-sic nanokristalların şəkilləri

(a) Solvotermal sintezi [34]; (B) elektrokimyəvi ayırma metodu [35]; (c) istilik emalı [48]; (d) Lazer pirolizi [49]

Dasog et al. Şəkil 2-də göstərildiyi kimi, Sio2, MG və C Towers [55], Sio2, MG və C Towders [55] arasındakı bərk əyrilik ikiqat parçalanma reaksiyası ilə sintez edilmiş sferik β-sic nanokristalları.

Fərqli diametrli sferik SIC nanokristallarının Fesem şəkilləri [55]

(a) 51.3 × 5.5 nm; (B) 92.8 ± 6.6 nm; (c) 278.3 ± 8.2 nm

SIC Nanowires böyümək üçün buxar fazası metodu. Qaz fazası sintezi, SIC Nanowires yaratmaq üçün ən yetkin üsuldur. Tipik bir prosesdə, son məhsulu meydana gətirmək üçün reaksiya kimi istifadə olunan buxar maddələri buxarlanma, kimyəvi azalma və qazlı reaksiya (yüksək temperatur tələb olunur) tərəfindən yaradılır. Yüksək temperatur əlavə enerji istehlakını artırsa da, bu metodla yetişən SIC Nanowires, ümumiyyətlə, Şəkil 3-də göstərildiyi kimi, NanowEdles, NanoDEDLES, NanoDEdles, NanoThizmlər, NanoTubs, NanoBelts, NanoBelts, NanoBelts, NanoBelts, Nanokables və s.

Şəkil 3 Birölçülü SIC nanostrukturların tipik morfologiyaları 

(a) karbon liflərində nanowire massivləri; (b) ni-si toplarında ultralong nanowires; (c) nanowires; (d) nanopizmlər; (E) nanobamboo; (f) nanoneedles; (g) nanobonlar; (H) nanochains; (i) nanotubes

SIC Nanowires hazırlamaq üçün həll üsulu. Həll üsulu, reaksiya istiliyini azaldan SIC Nanowires hazırlamaq üçün istifadə olunur. Metod, kortəbii kimyəvi endirim və ya digər reaksiyalar vasitəsilə bir həll mərhələsinin kristallaşdırılması daxildir. Həll metodunun nümayəndələri olaraq, SIC Nanowires'i aşağı temperaturda əldə etmək üçün Solvotermal Sintez və HidroThermal Sintez tez-tez istifadə edilmişdir.

İki ölçülü nanomateriallar Solvotermal metodlar, impulslu lazerlər, karbon istilik azaldılması, mexaniki aşınma və mikrodalğalı plazma gücləndirilmişdirCvd. Ho et al. Şəkil 4-də göstərildiyi kimi bir nanowire çiçəyi şəklində 3D SIC nanostrukturu həyata keçirdi. SEM görüntüsü, çiçək kimi quruluşun 1-2 mkm və uzunluğu 3-5 mkm olan diametri olduğunu göstərir.

Şəkil 4 ölçülü bir sic nanowire çiçəyinin sem görüntüsü

SIC Nanomaterialların performansı

SIC Nanomateriallar, yaxşı fiziki, kimyəvi, elektrik və digər xüsusiyyətlərə malik olan əla performanslı inkişaf etmiş bir keramika materialıdır.

✔ Fiziki xüsusiyyətlər

Yüksək sərtlik: Nano-Silikon karbidinin mikrobarıcısı korundum və almaz arasındadır və onun mexaniki gücü korundumdan daha yüksəkdir. Yüksək aşınma müqaviməti və yaxşı özünü yağlama var.

Yüksək istilik keçiriciliyi: Nano-Silikon karbidində əla istilik keçiriciliyi var və əla istilik keçirici bir materialdır.

Aşağı istilik genişləndirmə əmsalı: Bu nano-silikon karbidinə yüksək temperatur şəraitində sabit bir ölçü və forma saxlamağa imkan verir.

Yüksək xüsusi səth sahəsi: Nanomaterialların xüsusiyyətlərindən biri, səthi fəaliyyətini və reaksiya fəaliyyətinin yaxşılaşdırılmasına kömək edir.

✔ Kimyəvi xüsusiyyətlər

Kimyəvi sabitlik: Nano-Silikon karbidinin sabit kimyəvi xüsusiyyətləri var və müxtəlif mühitlərdə dəyişməz performansını qoruya bilər.

Antiokidasiya: Yüksək temperaturda oksidləşə qarşı çıxa bilər və əla yüksək temperatur müqavimət göstərə bilər.

✔Elektrik xassələri

Yüksək BandGap: Yüksək BandGap, yüksək tezlikli, yüksək enerji və aşağı enerji elektron cihazları üçün ideal bir material yaradır.

Yüksək elektron doyma hərəkətliliyi: elektronların sürətli ötürülməsinə uyğundur.

✔Digər xüsusiyyətlər

Güclü radiasiya müqaviməti: radiasiya mühitində sabit performans saxlaya bilər.

Yaxşı mexaniki xüsusiyyətlər: yüksək elastik modul kimi əla mexaniki xüsusiyyətlərə malikdir.

SIC Nanomaterialların tətbiqi

Elektron və yarımkeçirici qurğular: Əla elektron xüsusiyyətləri və yüksək temperaturlu sabitliyinə görə Nano-Silikon karbidi yüksək güclü elektron komponentlərdə, yüksək tezlikli cihazlarda, optoelektronik komponentlərdə və digər sahələrdə geniş istifadə olunur. Eyni zamanda, eyni zamanda yarımkeçirici qurğular istehsal etmək üçün ideal materiallardan biridir.

Optik tətbiqlər: Nano-Silikon Karbide geniş band qaskası və əla optik xüsusiyyətlərə malikdir və yüksək performanslı lazerlər, LED, fotovoltaik cihazları və s. İstehsal etmək üçün istifadə edilə bilər.

Mexaniki hissələr: Yüksək sərtliyindən və aşınma müqavimətindən faydalanaraq, Nano-Silikon Karbide, yüksək sürətli kəsmə vasitələri, rulmanlar, mexaniki möhürlər və s. Kimi mexaniki hissələrin istehsalında geniş tətbiqetmələrə malikdir.

Nanokompozit materiallar: Nano-silikon karbid, mexaniki xüsusiyyətləri, istilik keçiriciliyini və materialın korroziya müqavimətini artırmaq üçün Nanocomposites yaratmaq üçün digər materiallarla birləşdirilə bilər. Bu nanokompozit materialı aerokosmik, avtomobil sənayesində, enerji sahəsində və s.

Yüksək temperaturlu struktur materialları: Nanosilikon karbidMükəmməl yüksək temperatur sabitliyi və korroziya müqavimətinə malikdir və həddindən artıq yüksək temperatur mühitində istifadə edilə bilər. Buna görə, aerokosmik, neft-kimya, metallurgiya və digər sahələrdə yüksək temperatur struktur materialı kimi istifadə olunurYüksək temperaturlu sobalar, soba boruları, soba astarları və s.

Digər tətbiqlər: NanoSilikon Karbide də hidrogen anbarı, fotokataliz və həssaslıqda, geniş tətbiq perspektivlərini göstərərək istifadə olunur.