泡沫碳化硅中碳化硅纳米线的原位生长及结构表征

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1、功能陶瓷及抗氧化技术FUNCTIONALCERAMICSANDANTIOXIDANTTECHNOLOGY*泡沫碳化硅中碳化硅纳米线的原位生长及结构表征InSituGrowthofSiCNanowiresinSiCFoamandItsMicrostructure国防科学技术大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室高世涛余金山周新贵张长瑞[摘要]利用蛋白质发泡法制备泡沫SiC陶瓷，以为SiC纳米线研究的一个新方向。SiC纳米线的引入聚碳硅烷（PCS）为先驱体，采用化学气相沉积（CVD）不仅可以进一步提高泡沫SiC陶瓷的表面积，同时可工艺在泡沫SiC中原位生长出

2、大量SiC纳米线。使用以改善泡沫陶瓷的力学性能，因此，生长有SiC纳米线X射线衍射仪，扫描电子显微镜和透射电子显微镜对纳的SiC泡沫陶瓷在催化剂载体材料和纳米增强复合材[9]米线的物相组成和微观形貌进行表征。结果表明，纳料中拥有广阔的应用前景。Yoon等人利用冷冻干米线直径为100~200nm，长度达到数百微米，均匀分布燥法制备泡沫SiC陶瓷，并在1400℃原位生长SiC纳在泡沫SiC的气孔中，纳米线由沿<111>方向生长的米线，结果表明，生长有SiC纳米线的泡沫SiC陶瓷的[6]β-SiC晶体组成，在纳米线顶端未发现球状催化剂存耐压强度得到显著提高。Z

3、hu等人以热压工艺制备在，表明其生长机理主要为气-固（VS）生长机理。出泡沫SiC陶瓷，并采用CVD法在泡沫SiC内部成功关键词：碳化硅纳米线泡沫陶瓷生长机理生长出SiC纳米线。[10][ABSTRACT]Proteinsareusedasfoamingagents本文采用蛋白质发泡法制备泡沫SiC陶瓷，在andcuringagentstofabricateSiCfoamandlargeareasof此基础上，以PCS为SiC先驱体，采用CVD法在泡沫SiCnanowiresaresynthesizedintheSiCfoambychemi-SiC陶瓷中

4、原位生长出大量SiC纳米线，对SiC纳米线calvapordepositionmethod.Polycarbosilaneisusedas的物相组成以及微观形貌进行了分析，并探讨了SiCtheprecursor.Themorphology,microstructureandcompo-纳米线的生长机理。sitionofthepreparedSiCnanowireswerecharacterizedbyXRD,SEMandTEM.Theresultsshowthatthenanowires1材料的制备existinthechannelsofthefoamb

5、odywithdiametersin制备泡沫SiC的原材料为SiC粉末(纯度99.9%，therangeof100~200nanometersandlengthofhundreds粒度0.4μm)和动物蛋白粉(纯度99%)。SiC先驱体micrometers,andarecomposedofasingle-crystalβ-SiCPCS由国防科学技术大学生产，将PCS与二甲苯配置structurewiththe<111>growthdirection.Avapor-成质量比为1∶1的先驱体溶液备用。solidmechanismprocessisdiscu

6、ssedasapossiblegrowth本文采用蛋白质发泡法制备泡沫SiC。将SiC粉mechanismoftheβ-SiCnanowires.末与蒸馏水按2:3的质量比混合球磨均匀后，加入一定Keywords:SiCNanowireFoamceramic质量蛋白粉球磨发泡2h。将发泡后的浆料置于模具中Growthmechanism干燥固化，经高温烧结得到泡沫SiC。使用配置好的先驱体溶液对泡沫SiC进行真空浸渍，干燥固化后置于SiC纳米线是一种性能优良的一维陶瓷材料，具有管式烧结炉中，在N2保护下升温至1300℃并保温2h，良好的高温稳定性，其屈服强

7、度高达53.4GPa，弹性模原位生长SiC纳米线。[1]量达到610~660GPa，同时其具有宽带隙、高临界击穿采用扫描电子显微镜（SEM,JSM-5600LV型和电压、高热导率、高载流子漂移速率等性能特点，在纳S-4800型）观察泡沫SiC中SiC纳米线的形貌和分米增强材料、接触反应材料、纳米电子器件、纳米光电布情况，采用X射线衍射仪（XRD,RA-HF18）对纳米子器件、静电发射装置等领域的应用潜力巨大。目前线进行物相分析，采用透射电子显微镜（TEM，JEOL-已开发出多种SiC纳米线的制备方法，如电弧放电法、200）观察纳米线的晶体结构。[2-8]

8、化学气相沉积法、氧化物辅助生长法和模板法等。近年来，在泡沫SiC陶瓷内原位生长S