碳化硅晶须(SiCW)和碳化硅纳米线(SiCNWs)的相同点与不同点
碳化硅晶须(SiCW)和碳化硅纳米线(SiCNWs)的相同点与不同点
碳化硅晶须和碳化硅纳米线的相同点与不同点如下:
相同点
晶体结构与主要成分:二者主要成分都是碳化硅,且都立方相的晶体结构,碳化硅晶须和碳化硅纳米线都属于 β 型结构。
所属材料类别:都属于一维材料,在一个方向上的尺寸远大于其他两个方向。
基本物化性质
耐高温:都能在高温环境下保持相对稳定的性能,可承受较高温度。
高强度:都具有较高的强度,在各自应用场景中可起到增强材料强度的作用。
化学稳定性:都有较好的化学稳定性,在一定程度上耐酸碱腐蚀等。
应用领域交叉:在复合材料增强增韧等方面有共同应用,都可用于增强金属基、陶瓷基和高分子聚合物基复合材料,提高复合材料的性能。
不同点
- 尺寸特征
- 碳化硅晶须:直径通常在微米数量级,一般为 0.1-1μm,长度一般在 5-30μm。
- 碳化硅纳米线:直径一般小于 500nm,长度可达几十到一百微米,长径比相对碳化硅晶须更高。
性能表现
力学性能:碳化硅晶须的拉伸强度一般在 21GPa 以上,弹性模量约 490GPa;碳化硅纳米线单根的杨氏模量约为 610-660GPa,抗弯强度可达 53.4GPa,约为碳化硅晶须的两倍,拉伸强度超过 14GPa91012。
特殊效应:碳化硅纳米线因纳米级尺寸具有小尺寸效应和量子效应,可作为发光材料和半导体催化材料;碳化硅晶须一般不强调这些效应。
制备方法
碳化硅晶须:主要有气相反应法和固体材料法两种2。
碳化硅纳米线:制备方法包括化学气相沉积法、电弧放电法、模板生长法、碳热还原法、溶胶 - 凝胶法、前驱体热解法、气相渗硅法等。
应用侧重
碳化硅晶须:更多用于航天材料、高速切削刀具等对高温高强要求高的场合,还用于制造一些需要高硬度、高模量的部件。
碳化硅纳米线:除用于复合材料增强体外,在生物医学领域如药物传输载体、组织工程支架和生物传感器等有应用,还在超级电容器、电磁波吸收器件、发光二极管等方面具有独特应用。
生产规模与成本
碳化硅晶须:已有一定规模的工业化生产,成本相对碳化硅纳米线在大规模应用中较低。
碳化硅纳米线:全球产量目前不高,一般为实验室水平生产,生产技术难度较大,成本相对较高。