Silizio karburo nanomaterialak

Silizio karburo nanomaterialak

Silizio karburo nanomaterialek (sic nanomaterialak) aipatzen dituzte osatutako materialakSilizio karburoa (sic)gutxienez dimentsio bat nanometro eskalan (normalean 1-100 mm-r) hiru dimentsiotako espazioan. Silizio karburo nanomaterialak zero dimentsioko, dimentsio bakarreko, dimentsioko bi dimentsiotako eta hiru dimentsiotako egituretan sailka daitezke, egituraren arabera.

Zero dimentsioko nanoegiturakDimentsio guztiak nanometro eskalan dauden egiturak dira, batez ere nanookristal sendoak, nano-nanosferak hutsak, nanocages hutsak eta nano-oskolak nanosferak barne.

Dimentsio bakarreko nanoegiturakIkus ezazu bi dimentsiotako espazioan nanometro eskalara mugatzen diren egiturak. Egitura honek forma asko ditu, nanowires (zentro sendoa), nanoBelts (Hollow Center), Nanobelts edo Nanobelts (estropezu laukizuzeneko sekzioa) eta nanoprismoak (prisma itxurako sekzioa). Egitura hau ikerketa intentsiboen ardatz bihurtu da fisika mesoskopikoan eta nanoscale gailuaren fabrikazioan dituen aplikazio bereziak direla eta. Adibidez, dimentsio bakarreko nanoegituretan eramaileek egituraren norabide bakarrean hedatu dezakete (hau da, nanowire edo nanotuboko norabide longitudinala), eta nanoelektronikoan interkonektatu eta gailu gako gisa erabil daitezke.

Bi dimentsiotako nanoegiturak, dimentsio bakarra dute nanoeskalan, normalean beren geruzaren planoan perpendikularra dutenak, hala nola, nanosheets, nanosheets eta nanoosferes, hala nola, arreta berezia, ez baitute hazkunde mekanismoaren oinarrizko ulermenagatik soilik, eta baita beren aplikazio potentzialak esploratzen dituztenak, sentsoreak, sentsoreak, eguzki zelulak eta abarretan ere.

Hiru dimentsiotako nanoegiturakNormalean nanoegitura konplexuak deitzen dira, zero dimentsioko, dimentsio bakarreko eta bi dimentsiotan (nanowires edo nanowires edo nanorodoak, esate baterako, kristalezko junturen bidez), eta haien dimentsio geometriko orokorrak nanometro edo mikrometro eskalan daude. Unitateko bolumen bakoitzeko nanoegitura konplexuek abantaila ugari eskaintzen dituzte, hala nola, argi-xurgapen eraginkorra lortzeko bide optiko luzeak, interfaze kobratzeko transferentzia azkarra eta karga sintomagarriak garraiatzeko gaitasunak lortzeko. Abantaila horiek hiru dimentsiotako nanoegiturak ahalbidetzen dituzte diseinua aurreratzea etorkizuneko energia bihurtzeko eta biltegiratzeko aplikazioetan. 0D-tik 3D egituretara, nanomaterial ugari aztertu dira eta pixkanaka industrian eta eguneroko bizitzan sartu dira.

Sic nanomaterialen sintesia metodoak

Zero dimentsioko materialak urtuko metodo beroa, etiketa elektrokimikoko metodoa, laser pirolisi metodoa eta abar sintetizatu ahal izango dituSic SolidNanokristelak nanometro gutxiren buruan nanometro batzuetara bitartekoak dira, baina normalean sasi-esferikoak dira, 1. irudian erakusten den moduan.

1. irudia Metodo desberdinek prestatutako β-sic nanokristalen irudiak

(a) Sinkesia solvothermal [34]; (B) Etching metodo elektrokimikoa [35]; (c) Tratamendu termikoa [48]; (d) laser pirolisia [49]

Dasog et al. SIC sic sic sic sic sic sic-sic-sic sintetizatutako tamaina kontrolagarriak eta egitura garbia SiO2, MG eta C hautsaren arteko deskonposizio bikoitzeko erreakzioaren bidez [55], 2. irudian erakusten den moduan.

2. irudia SIC nanokristal esferikoen irudia diametro desberdinekin [55]

(a) 51,3 ± 5,5 nm; (B) 92,8 ± 6,6 nm; (c) 278,3 ± 8,2 nm

SIC nanowires hazteko lurrun fasea. Gas fasearen sintesia SIC nanowires osatzeko metodo heldua da. Prozesu tipikoan, erreaktibo gisa erabiltzen diren lurrunezko substantziak lurruntzea, murrizketa kimikoa eta erreakzio gaseosoak sortzen dituzte (tenperatura altuak behar dituzte). Tenperatura altuak energia-kontsumo gehigarria areagotzen duen arren, metodo honek kristal osotasun handia izaten du, garbiak / nanorodiak, nanoprismoak, nanonedles, nanotuboak, nanotubak, nanocabalak eta abar, 3. irudian erakusten den moduan.

3. irudia Dimentsio bakarreko SIC nanoegituren morfologia tipikoak 

(a) Nanowire arrayak karbono zuntzetan; (b) Ultralong Nanowires Ni-SI pilotak; (c) nanowires; (d) nanoprismoak; (E) nanobamboo; (f) nanoneedles; (g) nanobonak; (H) nanechainak; (i) nanotuboak

SIC Nanowires prestatzeko irtenbide metodoa. Irtenbide metodoa SIC Nanowires prestatzeko erabiltzen da, erreakzioaren tenperatura murrizten duena. Metodoak soluzio fase bat kristalizatzea izan dezake behatz kimiko espontaneo bidez edo beste erreakzio batzuen bidez tenperatura nahiko epelean. Konponbide metodoaren ordezkariak, sintesi bakarkalikoa eta sintesi hidrotermikoa erabili dira normalean tenperatura baxuak sic nanowires lortzeko.

Bi dimentsiotako nanomaterialak solvothermal metodoek, laserra pultsatuak, karbonoen murrizketa termikoa, exfoliazio mekanikoa eta mikrouhin plasma hobetu daitezkeCld. Ho et al. 3D sic nanoegitura bat egin zuen Nanowire lore baten formakoa, 4. irudian ikusten den bezala. SEM irudiak erakusten du lore itxurako egiturak 1-2 μm-ko diametroa duela eta 3-5 μm-ko luzera duela.

4. irudia Hiru dimentsiotako sic nanowire lore baten irudia

Sic nanomaterialen errendimendua

SIC nanomaterialak zeramikazko material aurreratuak dira, errendimendu bikaina duena, eta horrek propietate fisiko, kimiko, elektriko eta bestelako propietate onak ditu.

✔ Ezaugarri fisikoak

Gogortasun handia: nano-silizio karburoaren mikroezardia korundoaren eta diamantearen artean dago, eta bere indar mekanikoa korundumena baino handiagoa da. Higadura handiko erresistentzia eta auto-lubrifikazio ona du.

Erorketa termiko altua: Nano-silizio karburoak eroankortasun termiko bikaina du eta material eroale termiko bikaina da.

Hedapen termiko baxuko koefizientea: nano-silizio karburoak tenperatura altuko baldintzetan tamaina eta forma egonkorra mantentzeko aukera ematen du.

Azaleko azalera altua: nanomaterialen ezaugarrietako bat, bere gainazaleko jarduera eta erreakzioaren errendimendua hobetzea bultzatzen da.

✔ Ezaugarri kimikoak

Egonkortasun kimikoa: nano-silizio karburoak propietate kimiko egonkorrak ditu eta bere errendimendua aldatu gabe mantendu dezake hainbat ingurutan.

Antioxidazioa: oxidazioari aurre egin diezaioke tenperatura altuetan eta tenperatura altu handiko erresistentzia bikaina erakusten du.

✔Ezaugarri elektrikoak

Bandgap altua: Bandgap altuak maiztasun handiko, potentzia handiko eta energia txikiko gailu elektronikoak egiteko material aproposa da.

Elektroien saturazio handiko mugikortasuna: elektroien transmisio azkarrera bultzatzen da.

✔Beste ezaugarri batzuk

Erradiazioarekiko erresistentzia gogorra: errendimendu egonkorra mantendu dezake erradiazio ingurunean.

Propietate mekaniko onak: propietate mekaniko bikainak ditu, hala nola, elastiko handiko modulua.

Sic nanomaterialen aplikazioa

Gailu elektronikoak eta erdieroaleak: Ezaugarri elektroniko bikainak eta tenperatura altuko egonkortasuna direla eta, nano-silizio karburoa oso erabilia da potentzia handiko osagai elektronikoetan, maiztasun handiko gailuetan, osagai optoelektronikoetan eta bestelako eremuetan. Aldi berean, gailu erdieroaleak fabrikatzeko material aproposa da.

Aplikazio optikoak: Nano-Silicon Carbide-k banda-banda zabala eta propietate optiko bikainak ditu eta errendimendu handiko laserrak, LEDak, gailu fotovoltaikoak eta abar fabrikatzeko erabil daiteke.

Pieza mekanikoak: Nano-Silicon Carbide-k bere gogortasun eta higadura erresistentzia handia aprobetxatuz, aplikazio ugari ditu pieza mekanikoen fabrikazioan, hala nola abiadura handiko ebaketa tresnak, errodamenduak, zigilu mekanikoak eta abar.

Nanocomposite materialak: Nano-silizio karburoa beste material batzuekin konbinatu daiteke nanookompositoak osatzeko, materialaren propietate mekanikoak, eroankortasun termikoa eta korrosioaren erresistentzia hobetzeko. Nanocomposite material hau oso erabilia da aeroespazialean, automobilgintzan, energia-eremuan, etab.

Tenperatura handiko egiturazko materialak: NanoSilikonaren karburoaTenperatura altuko egonkortasuna eta korrosioarekiko erresistentzia bikaina du, eta tenperatura handiko inguruneetan erabil daiteke. Hori dela eta, tenperatura altuko material estruktural gisa erabiltzen da aeroespazialaren, petrokimikoan, metalurgian eta beste zelaietan, hala nola fabrikazioaTenperatura handiko labeak, Labe Hodiak, labeen estalkiak, etab.

Beste aplikazio batzuk: Nanosilizio karburoa hidrogeno biltegian, fotokatalisian eta sentsazioan ere erabiltzen da, aplikazioen aukera zabalak erakusten ditu.