Nanowłókna węglika krzemu SiC: produkcja, charakteryzacja, zastosowania

Andrzej Huczko 1Agnieszka M. Dąbrowska 1Michał Soszyński 1Stanisław Cudziło 2

1. Warsaw University, Faculty of Chemistry, Pasteura 1, Warszawa 02-093, Poland
2. Military University of Technology (WAT), Kaliskiego 2, Warszawa 00-908, Poland

Abstract
Węglik krzemu, SiC, należy do wysokotemperaturowych, ogniotrwałych materiałów strukturalnych. Stąd też liczne obszary zastosowań technologicznych SiC, głównie wykorzystujących jego specyficzne właściwości mechaniczne i elektronowe. Węglik krzemu w postaci nanometrowej wykazywać może nowe właściwości fizykochemiczne, przewyższające parametry materii w stanie mikrokrystalicznym (bulk). W szczególności nanostruktury jednowymiarowe 1D - nanowłókna, nanodruty, nanorurki - cechują się m.in. wysoką emisją polową, balistycznym transportem nośników, zjawiskiem tunelowania czy też podwyższoną wytrzymałością mechaniczną. Nie dziwi więc zainteresowanie jednowymiarowym SiC. Można go syntezować różnymi metodami, z których jednak znakomita większość nie ma znaczenia technologicznego. Autorzy proponują autotermiczną, szybką i wydajną syntezę co najmniej gramowych ilości nanowłókien SiC o średnicy od kilkunastu do kilkuset nanometrów i długości wielu mikronów. Na stosunkowo prostej drodze chemicznej można otrzymać końcowy produkt o czystości sięgającej 98%. Węglik krzemu powstaje na drodze syntezy spaleniowe [1] w reakcji typu redox. Proszkowymi reagentami wyjściowymi są krzem bądź jego związki (np krzemki, stopy) stanowiące reduktor oraz – jako utleniacz - związki haloorganiczne (np politetrafluoroeten, PTFE czy heksachlorobenzen). Przebiegająca w ułamku sekundy wysoce egzotermiczna reakcja prowadzona jest w typowym reaktorze wysokociśnieniowym; stanowi go zmodyfikowana bomba kalorymetryczna (rys. 1) połączona z układem spektralnej detekcji promieniowania emitowanego ze strefy, co umożliwia diagnostykę procesu spalania (średnia temperatura procesu sięgająca 2000 oC). Różnorakie badania właściwości otrzymywanych nanowłókien SiC (rys. 2) oraz ich potencjalnych zastosowań (realizowane we współpracy z wieloma krajowymi i zagranicznymi grupami badawczymi) obejmują m.in.:

-         przewodnictwo cieplne

-         właściwości optyczne (chemoluminescencja, filtry optyczne)

-         emisję polową

-         degradację związków fluorowcoorganicznych

-         nośniki katalizatorów

-         matryce nanostruktur typu 1D

-         nanosensory masy

-         modyfikatory polimeryzacji

-         modyfikatory materiałów kompozytowych

 

WAWA6635_bm.jpg

Rys. 1. Reaktor wysokociśnieniowy (zmodyfikowana bomba kalorymetryczna) do syntezy nanowłókien węglika krzemu SiC

 

Rys. 2. Morfologia (zdjęcie SEM) oczyszczonych nanowłókien SiC

  

Podziękowania. Praca została współfinansowana z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka 2007-2013 (projekt pt. „Opracowanie technologii nowej generacji czujnika wodoru i jego związków dla zastosowań w warunkach ponadnormatywnych”, umowa nr UDA-POIG.01.03.01-14-071/08-00.

 Literatura:

 [1] A. Huczko, et. al., Journal of Physics : Cond. Matt.  19, 395022 (2007)

Legal notice
  • Legal notice:

    Copyright (c) Pielaszek Research, all rights reserved.
    The above materials, including auxiliary resources, are subject to Publisher's copyright and the Author(s) intellectual rights. Without limiting Author(s) rights under respective Copyright Transfer Agreement, no part of the above documents may be reproduced without the express written permission of Pielaszek Research, the Publisher. Express permission from the Author(s) is required to use the above materials for academic purposes, such as lectures or scientific presentations.
    In every case, proper references including Author(s) name(s) and URL of this webpage: http://science24.com/paper/23232 must be provided.

 

Related papers
  1. A novel green route for the fast combustion synthesis of silicon carbide nanofibers
  2. Fast synthesis of TaC under high energy conditions
  3. Combustion synthesis of Si-related crystalline nanostructures
  4. Combustion synthesis of crystalline nanomaterials
  5. In situ diagnostics of SiC nanostructures growth process
  6. Synthesis of single-walled carbon nanotubes from aliphatic alcohols by CCVD method
  7. Morphology and structure of collapsed carbon nanoparticles
  8. CCVD Growth of 1-D Crystalline Carbon Nanostructures
  9. Combustion Synthesis of Crystalline SiC Nanofibres: Process Characterization
  10. Carbon magnetic encapsulated nanoparticles for biomedical applications: thermal stability studies
  11. Thermal stability of carbon-encapsulated Fe-Nd-B nanoparticles
  12. Arc plasma synthesis of carbon encapsulates containing Fe-Nd-B nanocrystallites

Presentation: Poster at Nanotechnologia PL, by Andrzej Huczko
See On-line Journal of Nanotechnologia PL

Submitted: 2010-05-19 12:13
Revised:   2010-07-20 14:24
Google
 
Web science24.com
© 1998-2021 pielaszek research, all rights reserved Powered by the Conference Engine