Nana -ábhar cairbíde sileacain

Nana -ábhar cairbíde sileacain

Tagraíonn nana -ábhar cairbíde sileacain (nana -ábhair SIC) d'ábhair atá comhdhéanta deSilicon Carbide (SIC)le gné amháin ar a laghad sa scála nanaiméadar (sainmhínithe de ghnáth mar 1-100nm) i spás tríthoiseach. Is féidir nana-ábhair cairbíde sileacain a rangú i struchtúir nialais, aonthoiseach, déthoiseach agus tríthoiseach de réir a struchtúir.

Nanostructures nialasachis struchtúir iad a bhfuil a gcuid toisí go léir ar an scála nanaiméadar, lena n-áirítear nanocrystals soladacha, nanospheres log, nana-nanagáin log agus nanospheres croí-bhlaosc.

Nanostructures aontoiseachDéan tagairt do struchtúir ina bhfuil dhá thoise teoranta don scála nanaiméadar i spás tríthoiseach. Tá go leor foirmeacha ag an struchtúr seo, lena n-áirítear nanowires (ionad soladach), nanafeadáin (ionad log), nanobelts nó nanobelts (trasghearradh dronuilleogach caol) agus nanoprisms (trasghearradh priosma). Tá an struchtúr seo mar fhócas ar dhiantaighde mar gheall ar a chuid feidhmeanna uathúla i bhfisic mesoscopic agus i ndéantúsaíocht feiste nanascála. Mar shampla, ní féidir le hiompróirí i nanostruchtúir aon-thoiseacha ach amháin i dtreo amháin den struchtúr (i.e., treo fadaimseartha na nana-nana-nana-nanamhaibe), agus is féidir iad a úsáid mar idirnasc agus príomhfheistí i nanaelectronics.

Nanostructures déthoiseacha, nach bhfuil ach gné amháin ag an nanascála, de ghnáth ingearach lena n -eitleán ciseal, mar shampla nanosheets, nanosheets, nanosheets agus nanospheres, tá aird ar leith tugtha acu le déanaí, ní hamháin maidir le tuiscint bhunúsach ar a meicníocht fáis, ach freisin chun a n -iarratais fhéideartha a fhiosrú i n -astaíochtaí solais, braiteoirí, cealla gréine, srl.

Nanostruchtúir tríthoiseachaDe ghnáth tugtar nanostruchtúir chasta orthu, a fhoirmítear trí bhailiúchán d'aonaid struchtúracha bhunúsacha amháin nó níos mó i n-aon-thoiseach, aontoiseach, agus déthoiseach (mar shampla nanowires nó nanorods atá nasctha le hacomhail criostail aonair), agus tá a dtoisí geoiméadracha foriomlána ar an scála nanaometer nó ar an scála micrea-mhéadair. Soláthraíonn nanostruchtúir chasta den sórt sin le hachar ard -dromchla in aghaidh toirt an aonaid go leor buntáistí, mar shampla cosáin fhada optúla le haghaidh ionsú solais éifeachtach, aistriú muirir idir -chomhsheasmhach go tapa, agus cumais iompair muirir iniompartha. Cuireann na buntáistí seo ar chumas nanostructures tríthoiseacha dearadh a chur chun cinn in iarratais ar chomhshó fuinnimh agus stórála amach anseo. Ó struchtúir 0D go 3D, rinneadh staidéar ar réimse leathan nana -ábhar agus tugadh isteach de réir a chéile iad sa tionscal agus sa saol laethúil.

Modhanna sintéise nana -ábhair SIC

Is féidir ábhair nialasach a shintéisiú trí mhodh leá te, modh eitseáil leictriceimiceach, modh pirealú léasair, etc.Solad sicNanocrystals ó roinnt nanaiméadar go deich nanaiméadar, ach is iondúil go mbíonn siad suaimhneach, mar a thaispeántar i bhFigiúr 1.

Figiúr 1 TEM íomhánna de nanocrystals β-SIC a ullmhaítear le modhanna éagsúla

(a) sintéis solvothermal [34]; (B) modh eitseáil leictriceimiceach [35]; (c) próiseáil theirmeach [48]; (d) Pirealú léasair [49]

Dasog et al. Nanocrystals sféarúla sféarúla sféarúla le méid inrialaithe agus struchtúr soiléir trí imoibriú dianscaoilte dúbailte solad-stáit idir púdair SiO2, Mg agus C [55], mar a thaispeántar i bhFíor 2.

Figiúr 2 Íomhánna FESEM de nanocrystals sféarúla Sic le trastomhais éagsúla [55]

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

Modh céime gaile chun nanowires SIC a fhás. Is é sintéis na céime gáis an modh is aibí chun nanowires SIC a chruthú. I bpróiseas tipiciúil, gintear substaintí gaile a úsáidtear mar imoibreoirí chun an táirge deiridh a fhoirmiú trí ghalú, laghdú ceimiceach agus imoibriú gásach (a éilíonn teocht ard). Cé go méadaíonn ardteocht ídiú fuinnimh breise, is iondúil go mbíonn sláine chriostal ard, nanowires/nanorods soiléire, nanoprisms, nanoneedles, nana -fheadáin, nanaobelts, nanacables, etc., mar a thaispeántar i bhFíor 3.

Figiúr 3 Mhoirfeolaíochtaí tipiciúla de nanostructures SIC aontoiseach 

(a) eagair nanowire ar shnáithíní carbóin; (b) nanowires ultralong ar liathróidí Ni-Si; (c) nanowires; (d) nanoprisms; (E) nanobamboo; (f) nanoneedles; (g) nanobóin; (H) nanochains; (i) nana -fheadáin

Modh réitigh chun nanowires SIC a ullmhú. Úsáidtear an modh tuaslagáin chun nanowires SIC a ullmhú, rud a laghdaíonn teocht an imoibriúcháin. D'fhéadfadh sé go n -áireofaí leis an modh réamhtheachtaí céim tuaslagáin a chriostalú trí laghdú ceimiceach spontáineach nó imoibrithe eile ag teocht réasúnta éadrom. Mar ionadaithe ar an modh tuaslagáin, baineadh úsáid as sintéis solvothermal agus sintéis hidriteirmeach go coitianta chun nanowires SIC a fháil ag teochtaí ísle.

Is féidir nana-ábhair dhéthoiseacha a ullmhú trí mhodhanna solvothermal, léasair bíoga, laghdú teirmeach carbóin, exfoliation meicniúil, agus plasma micreathonnach feabhsaitheCVD. Ho et al. Rinneadh nanostruchtúr 3D SIC a bhaint amach i gcruth bláth nanowire, mar a thaispeántar i bhFíor 4. Taispeánann an íomhá SEM go bhfuil trastomhas de 1-2 μm ag an struchtúr cosúil le bláth agus fad 3-5 μm.

Fíor 4 Íomhá SEM de bhláth nanowire tríthoiseach SIC

Feidhmíocht nana -ábhair SIC

Is ábhar ceirmeach ardleibhéil iad nana -ábhair SIC a bhfuil feidhmíocht den scoth acu, a bhfuil airíonna fisiceacha, ceimiceacha, leictreacha agus eile aige.

✔ Airíonna fisiceacha

Cruas ard: Tá microhardness an chairbíd nana-silicon idir corundum agus diamant, agus tá a neart meicniúil níos airde ná an neart meicniúil. Tá friotaíocht ard-chaitheamh agus féin-bhealaithe ann.

Seoltacht ard teirmeach: Tá seoltacht theirmeach den scoth ag an gcairneoir nana-silicon agus is ábhar seoltaí teirmeach den scoth é.

Comhéifeacht um Leathnú Teirmeach Íseal: Ceadaíonn sé seo cairbíd nana-silicon méid agus cruth cobhsaí a choinneáil faoi choinníollacha ardteochta.

Achar dromchla ard sonrach: Ceann de na tréithe nana -ábhair, tá sé fabhrach a ghníomhaíocht dromchla agus feidhmíocht imoibriúcháin a fheabhsú.

✔ Airíonna ceimiceacha

Cobhsaíocht cheimiceach: Tá airíonna ceimiceacha cobhsaí ag cairbíd nana-silicon agus is féidir leis a fheidhmíocht a choinneáil gan athrú faoi thimpeallachtaí éagsúla.

Frithocsaídiú: Is féidir leis ocsaídiú a chur in aghaidh ag teochtaí arda agus taispeánann sé friotaíocht ardteochta den scoth.

✔Airíonna leictreacha

Ard-Bandgap: Is ábhar idéalach é an ard-bhanda chun gléasanna leictreonacha ardmhinicíochta, ardchumhachta agus ísealfhuinnimh a dhéanamh.

Soghluaisteacht sáithiúcháin leictreon ard: Tá sé fabhrach do tharchur tapa leictreoin.

✔Saintréithe eile

Friotaíocht radaíochta láidir: Is féidir leis feidhmíocht sheasmhach a choinneáil i dtimpeallacht radaíochta.

Airíonna meicniúla maithe: Tá airíonna meicniúla den scoth aige amhail modal ard elastic.

Nana -ábhair SIC a chur i bhfeidhm

Leictreonaic agus feistí leathsheoltóra: Mar gheall ar a n-airíonna leictreonacha den scoth agus a chobhsaíocht ardteochta, úsáidtear cairbíd nana-silicon go forleathan i gcomhpháirteanna leictreonacha ardchumhachta, i bhfeistí ardmhinicíochta, i gcomhpháirteanna optoelectronic agus i réimsí eile. Ag an am céanna, tá sé ar cheann de na hábhair idéalach chun feistí leathsheoltóra a mhonarú.

Iarratais optúla.

Codanna meicniúla: Buntáiste a bhaint as a chruas ard agus a fhriotaíocht a chaitheamh, tá réimse leathan feidhmchlár ag an gcairneoir nana-silicon i monarú codanna meicniúla, amhail uirlisí gearrtha ardluais, imthacaí, rónta meicniúla, etc., ar féidir leo friotaíocht caitheamh agus saol seirbhíse na gcodanna a fheabhsú go mór.

Ábhair Nanocomposite. Úsáidtear an t -ábhar nanocomposite seo go forleathan in aeraspáis, i dtionscal na ngluaisteán, i réimse fuinnimh, srl.

Ábhair struchtúracha ardteochta: NanaSileacan Cairbídtá cobhsaíocht ardteochta ard agus friotaíocht creimthe aige, agus is féidir é a úsáid i dtimpeallachtaí ardteochta ard. Dá bhrí sin, úsáidtear é mar ábhar struchtúrach ardteochta in aeraspáis, peitriceimiceach, miotalóireacht agus réimsí eile, amhail déantúsaíochtFoirnéisí ardteochta, Feadáin Foirnéise, líneálacha foirnéise, etc.

Iarratais eile.