基于CAD/CFD理论对连续制备SiC一维纳米材料CVD反应室结构的设计与模拟优选

根据自主研制的用于制备SiC一维纳米材料的可控气氛炉内的空间尺寸以及通气方式,设计了4种不同结构的化学气相沉积(CVD)反应室("S"型结构,"三角"型结构,"双三角"型结构,"回"型结构),并基于CFD原理,使用Fluent软件对这4种反应室内的温度场及气流场进行了模拟,得到了各反应室内温度及气体流速的分布云图。通过比较分析发现,在达到稳态后,4种结构反应室内气孔附近的温度均比较低;但气流场模拟结果显示,"回"型结构CVD反应室内,在产物生长的基片表面附近存在气体流量最多且层流面积最大,适于SiC纳米线生长的面积最大,最适用于SiC一维纳米材料的连续制备,其结果已被实验验证。

甲烷通气速率/通气量对大量合成SiC一维纳米材料的影响规律

采用化学气相反应法(CVR),以球磨后的Si粉、SiO2粉及CH4气体为原料,镍为催化剂,在1 250℃下成功制备出大量SiC一维纳米材料。着重研究了甲烷通气速率/通气量对产物宏观产量、微观形貌的影响规律。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等多种测试手段对所得产物进行了表征。结果表明:随CH4通气速率/通气量的减少,产物宏观颜色由深蓝色转变成灰白色,纳米线直径变得不均匀,纳米线的堆积密度逐渐增大。在通气速率为0.054L·min-1、通气时间36min、通气量1.4L优选工艺条件下,所制备的一维纳米材料为带有少许非晶SiO2包覆层的立方结构的β-SiC。

SiC／CNTs纳米复合材料吸波性能的研究

采用聚碳硅烷前驱体转化法制备了SiC／CNTs纳米复合材料,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、高分辨电子显微镜对样品进行了微观结构分析,并测试了材料在2—18GHz 频率范围内的电磁参数．结果表明,当初始聚碳硅烷／二甲苯溶液浓度为10％-15％时,聚碳硅烷前驱体转化法在CNTs表面可以制备SiC包覆层均匀致密的复合一维纳米材料． SiC包覆CNTs一维纳米材料的电磁参数测试表明,其损耗机制以介电损耗为主,当聚碳硅烷含量为 15％时,SiC／CNTs纳米复合材料具有最高的介电常数和损耗角,较好的电磁波吸收特性,并表现出复合效应．