一种碳化硅纳米线及其制备方法与流程

本发明涉及纳米纤维的制备领域，尤其涉及一种碳化硅纳米线及其制备方法。

背景技术：

碳化硅材料以其优异的高温高强、高热导率、高耐磨和耐腐蚀等性能，已在航空航天、汽车机械、电子、化工、兵器等领域广泛应用。传统碳化硅材料本身缺陷使其难以满足现代科技的苛刻需求，碳化硅纳米材料克服传统陶瓷的缺陷展现更为优异的性能。目前大部分碳化硅纳米线的制备方法步骤复杂、成本较高、纳米线尺寸不易控制以及污染环境等问题，限制了其应用研究与推广。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在的上述技术问题，期望提供一种简单高效的碳化硅纳米线制备方法。

一方面，本发明实施例提供一种碳化硅纳米线制备方法，包括：通过使硅源材料在高温环境下升华得到硅蒸汽；所述硅蒸汽在石墨收集器上原位生成碳化硅纳米线。

另一方面，本发明实施例还提供一种碳化硅纳米线，由上述方法制备，该碳化硅纳米线直径小且均匀在100nm-500nm之间，长度在200μm以上。

本发明实施例提供的碳化硅纳米线制备方法通过升华硅源得到硅蒸汽，并使硅蒸汽在石墨收集器上原位生成碳化硅纳米线，能够制备直径均匀、长度在200μm以上的碳化硅纳米线，且该方法操作简单、成本低廉。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，

本技术：
的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例制备的碳化硅纳米线的扫描电镜图；

图2为本申请实施例制备的碳化硅纳米线的扫描电镜图；

图3为本申请实施例制备的碳化硅纳米线的扫描电镜图；

图4为本申请实施例制备的碳化硅纳米线的扫描电镜图；

图5为本申请实施例制备的碳化硅纳米线的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

诚如背景技术所述的，现有碳化硅纳米线大多存在步骤复杂、成本较高、纳米线尺寸不易控制以及污染环境等问题，限制了其应用研究与推广。基于此本发明实施例提供了一种简单高效的碳化硅纳米线制备方法。该方法通过使硅源材料在高温环境下升华得到硅蒸汽，硅蒸汽在石墨收集器上与石墨发生反应生成碳化硅，晶核形成后沿晶体方向持续生长，生成直径均匀的碳化硅纳米线。

以下为具体实施例：

实施例1

取5g硅粉置于石墨坩埚中，将网状石墨收集器放置在石墨坩埚上方，放入真空烧结炉中，在1400℃下烧结30min。随炉冷却后，将网状石墨收集器表面絮状物收集，获得的碳化硅纳米线平均直径100nm-200nm，长度可达100μm以上。

实施例2

取5g硅粉置于石墨坩埚中，将网状石墨收集器放置在石墨坩埚上方，放入真空烧结炉中，在1400℃下烧结2h。随炉冷却后，将网状石墨收集器表面絮状物收集，获得的碳化硅纳米线平均直径100nm-200nm，长度可达300μm以上。

实施例3

取5g硅粉置于石墨坩埚中，将网状石墨收集器放置在石墨坩埚上方，放入真空烧结炉中，在1900℃下烧结2min。随炉冷却后，将网状石墨收集器表面絮状物收集，获得的碳化硅纳米线平均直径200nm-500nm，长度可达100μm以上。

实施例4

取5g硅粉置于石墨坩埚中，将网状石墨收集器放置在石墨坩埚上方，放入真空烧结炉中，在1400℃下烧结4h。随炉冷却后，将网状石墨收集器表面絮状物收集，获得的碳化硅纳米线平均直径200nm-400nm，长度可达200μm以上。

实施例5

取5g氮化硅粉置于石墨坩埚中，将网状石墨收集器放置在石墨坩埚上方，放入真空烧结炉中，在1700℃下烧结30min。随炉冷却后，将网状石墨收集器表面絮状物收集，获得的碳化硅纳米线平均直径100nm-200nm，长度可达150μm以上。

实施例6

取5g氮化硅粉置于石墨坩埚中，将网状石墨收集器放置在石墨坩埚上方，放入真空烧结炉中，在1700℃下烧结2h。随炉冷却后，将网状石墨收集器表面絮状物收集，获得的碳化硅纳米线平均直径100nm-300nm，长度可达300μm以上。

实施例7

取5g氮化硅粉置于石墨坩埚中，将网状石墨收集器放置在石墨坩埚上方，放入真空烧结炉中，在1700℃下烧结5h。随炉冷却后，将网状石墨收集器表面絮状物收集，获得的碳化硅纳米线平均直径300nm-500nm，长度可达200μm以上。

实施例8

取5g氮化硅粉置于石墨坩埚中，将网状石墨收集器放置在石墨坩埚上方，放入真空烧结炉中，在1400℃下烧结2h。随炉冷却后，将网状石墨收集器表面絮状物收集，获得的碳化硅纳米线平均直径100nm-300nm，长度可达100μm以上。

技术特征：

1.一种碳化硅纳米线制备方法，其特征在于，所述方法包括：

通过使硅源材料在高温环境下升华得到硅蒸汽；

所述硅蒸汽在石墨收集器上原位生成碳化硅纳米线。

2.根据权利要求1所述的碳化硅纳米线制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述硅源材料为硅粉或氮化硅粉。

3.根据权利要求2所述的碳化硅纳米线制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述高温环境的温度范围为1400℃～1900℃。

4.根据权利要求3所述的碳化硅纳米线制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

若以硅粉作为硅源，则所述高温环境的温度范围为1400℃～1500℃。

5.根据权利要求3所述的碳化硅纳米线制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

若以氮化硅粉作为硅源，则所述高温环境的温度范围为1600℃～1700℃。

6.根据权利要求1所述的碳化硅纳米线制备方法，其特征在于，所述通过使硅源材料在高温环境下升华得到硅蒸汽还包括：

所述硅源材料的升华在真空环境中进行。

7.根据权利要求1所述的碳化硅纳米线制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述石墨收集器为树枝状或网络状的石墨材质的收集器。

8.根据权利要求1所述的碳化硅纳米线制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

碳化硅纳米线在石墨收集器上的生长时间为30min～4h。

9.根据权利要求8所述的碳化硅纳米线制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

碳化硅纳米线在石墨收集器上的生长时间为2h。

10.一种碳化硅纳米线，其特征在于，所述碳化硅纳米线根据权利要求1-9所述的方法制备。

技术总结
一种碳化硅纳米线制备方法，包括：通过使硅源材料在高温环境下升华得到硅蒸汽；所述硅蒸汽在石墨收集器上原位生成碳化硅纳米线。该方法制备的碳化硅纳米线，直径小且均匀，平均直径在100nm‑500nm，长度达到200μm以上。本发明实施例提供的碳化硅纳米线制备方法通过升华硅源得到硅蒸汽，并使硅蒸汽在石墨收集器上原位生成碳化硅纳米线，能够制备直径均匀、具有较大长度值的碳化硅纳米线，且该方法操作简单、成本低廉。

技术研发人员：王洪升;栾强;韦其红;朱保鑫;李伶;张萍萍
受保护的技术使用者：山东工业陶瓷研究设计院有限公司
技术研发日：2019.01.31
技术公布日：2020.08.07