碳化硅(SiC)粉體制備技術(shù)綜述:從傳統到前沿
碳化硅(SiC),作為關(guān)鍵的工業(yè)原料,因其卓越的物理與化學(xué)特性——高熔點(diǎn)、優(yōu)異的熱導率、出色的抗氧化性和高溫強度、以及卓越的化學(xué)穩定性和耐磨性,在眾多領(lǐng)域中扮演著(zhù)不可或缺的角色。其早期制備主要依賴(lài)于碳熱還原法,即Acheson法,此法因原料成本低廉和工藝簡(jiǎn)便,成為工業(yè)化合成SiC粉體的基石。
1、固相法 碳熱還原法(Acheson法)
由Acheson首創(chuàng ),通過(guò)高溫下石英砂與碳質(zhì)材料反應制得α-SiC。該法因經(jīng)濟高效、易于大規模生產(chǎn),至今仍為工業(yè)首選。通過(guò)原料細化、混料改進(jìn)和催化劑引入,可進(jìn)一步提升產(chǎn)品質(zhì)量至納米級別。
2、燃燒合成法(自蔓延高溫合成)
利用外部點(diǎn)火引發(fā)自持放熱反應,合成新材料。該法成本低、工藝簡(jiǎn)潔,但控制難度大,可能產(chǎn)生復雜相。
3、機械粉碎法
通過(guò)外力作用破碎材料,實(shí)現超細粉體制備。盡管設備與工藝簡(jiǎn)單,成本低廉,產(chǎn)量高,但易引入雜質(zhì)。
4、液相法
溶膠-凝膠法
借助溶膠-凝膠技術(shù),實(shí)現Si源和C源的分子級均勻混合,合成溫度低、粒度小、純度高,適用于實(shí)驗室高純超細粉體制備。
5、熱分解法
通過(guò)有機聚合物的熱分解生成SiC粉體,分為直接分解與骨架形成兩種路徑,關(guān)鍵在于先驅體的合成。
6、氣相法
化學(xué)氣相沉積法(CVD法)
通過(guò)氣體間的化學(xué)反應在密閉環(huán)境下沉積生成新物質(zhì),適合高純納米級SiC粉體的制備,但批量生產(chǎn)與收集存在挑戰。
7、激光誘導化學(xué)氣相沉積法(LICVD)
利用激光作為熱源促進(jìn)氣體分子反應,形成納米SiC顆粒,適用于單質(zhì)、無(wú)機化合物和復合材料超細粉末的合成。
8、等離子體法
采用電弧、感應或微波加熱產(chǎn)生等離子體,加速化學(xué)反應,快速冷卻后獲得納米顆粒。該法反應迅速,但設備要求高,效率有待提高,尚處于研發(fā)階段。
這些制備方法各具特色,根據具體應用需求選擇合適的工藝,能夠有效提升SiC粉體的性能與應用范圍。
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