納米陶瓷材料制備技術
邱安寧 5990519118 F9905104
1.概述
陶瓷材料作為材料的三大支柱之一 ,在日常生活及工業(yè)生產中起著舉足輕重的作用 .但是 ,由于傳統(tǒng)陶瓷材料質地較脆 ,韌性、強度較差 ,因而使它的應用受到了較大的限制 ,隨著納米技術的廣泛應用 ,納米陶瓷隨之產生 ,希望以此來克服陶瓷材料的脆性 ,使陶瓷具有象金屬一樣的柔韌性和可加工性 .英國著名材料專家Ｃａｈｎ指出納米陶瓷是解決陶瓷脆性的戰(zhàn)略途徑 ,因此納米陶瓷的研究就成了當今材料科學研究的熱點領域.
納米材料一般指尺寸為 1～ 100ｎｍ ,處于原子團族和宏觀物體交接區(qū)域內的粒子 .而從原子團族制備材料的方法 ,稱這為納米技術 .納米材料由于具有表面效應、體積效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應而產生奇異的力學、電學、磁學、熱學、光學和化學活性等特性 ,它既是一種新材料又是新材料的重要原料[3 ].所謂納米陶瓷 ,是指顯微結構中的物相具有納米級尺度的陶瓷材料 ,也就是說晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在納米量級的水平上 .由于界面占有可與顆粒相比擬的體積百分比 ,小尺寸效應以及界面的無序性使它具有不同于傳統(tǒng)陶瓷的獨特性能 .
本文將描述納米陶瓷的主要制備技術及加工中的理論問題,并利用在材料加工的原理就其典型應用進行討論。
2.加工中的理論問題
2.1決定陶瓷性能的主要因素
決定陶瓷性能的主要因素組成和顯微結構 ,即晶粒、晶界、氣孔或裂紋的組合性狀 ,其中最主要的是晶粒尺寸問題 ,晶粒尺寸的減小將對材料的力學性能產生很大影響 .圖 1是陶瓷材料的晶粒尺寸與強度的關系圖 ,其中的實線部分是現在已達到的 ,而延伸的虛線部分則是希望達到的[2 ].從圖中可見晶粒尺寸的減小將使材料的力學性能有數量級的提高 ,同時 ,由于晶界數量級的大大增加 ,使可能分布于晶界處的第二相物質的數量減小 ,晶界變薄使晶界物質對材料性能的負影響減小到最低程度 ;其次 ,晶粒的細化使材料不易造成穿晶斷裂 ,有利于提高材料韌性 ;再次 ,晶粒的細化將有助于晶粒間的滑移 ,使材料具有塑性行為 .因此 ,納米陶瓷將使材料的強度、韌性和超塑性大大提高 ,長期以來人們追求的陶瓷增韌和強化問題在納米陶瓷中可望得到解決[4, 5].
2.2擴散及燒結
由于納米材料中有大量的界面 ,這些界面為原子提供了短程擴散途徑及較高的擴散速率 ,并使得材料的燒結驅動力也隨之劇增 ,這大大加速了整個燒結過程 ,使得燒結溫度大幅度降低 .納米陶瓷燒結溫度約比傳統(tǒng)晶粒陶瓷低6 0 0℃ ,燒結過程也大大縮短[3 , 5],以納米ＴｉＯ2 陶瓷為例 ,不需要加任何助劑 ,1 2ｎｍＴｉＯ2 粉可以在低于常規(guī)燒結溫度 40 0～ 6 0 0℃下進行燒結 ,同時陶瓷的致密化速率也迅速提高[3 ].通過對Ｙ2 Ｏ3 濃度為 3%的ＺｒＯ2 納米粉末的致密化和晶粒生長這2個高溫動力學過程進行研究表明 ,由于晶粒尺寸小 ,分布窄 ,晶界與氣孔的分離區(qū)減小以及燒結溫度的降低使得燒結過程中不易出現晶粒的異常生長 .控制燒結的條件 ,已能獲得晶粒分布均勻的陶瓷體[6].美國和西德同時報道 ,成功地制備了具有清潔界面的納米陶瓷ＴｉＯ2 (1 2ｎｍ),與粒度為 1 . 3μｍＴｉＯ2 陶瓷相比得到相同硬度 ,而燒結溫度降低 ,因而 ,納米粉末的出現 ,大大改變了材料的燒結動力學 ,使陶瓷燒結得以很大的改善[5].
2.3納米陶瓷的超塑性
所謂超塑性是指在拉伸試驗中 ,在一定的應變速率下 ,材料產生較大的拉伸形變 ,一般陶瓷中 ,并不具備金屬那樣的晶格滑移系統(tǒng) ,很難具備超塑性 ,在納米材料中利用晶界表面眾多的不飽和鏈 ,造成沿晶界方向的平移 ,超塑性就可能實現 .如Ｎｉｅｈ等人在四方二氧化鋯中加入Ｙ2 Ｏ3 的陶瓷材料中觀察到超塑性達 80 0 % ,Ｓｉ3 Ｎ4納米陶瓷同樣存在超塑性行為 ,是微米級Ｓｉ3 Ｎ4陶瓷的 2 1 . 4% [2 , 5].上海硅酸鹽研究所研究發(fā)現 ,納米 3Ｙ -ＴＺＰ陶瓷 (1 0 0ｎｍ左右 )在經室溫循環(huán)拉伸試驗后 ,其樣品的斷口區(qū)域發(fā)生了局部超塑性形變 ,形變量高達 380 % ,并從斷口側面觀察到了大量通常出現在金屬斷口的滑移線[2 ]. ｔｓｕｋｉ等人對制得的Ａｌ2 Ｏ3 -ＳｉＣ納米復相陶瓷進行拉伸蠕變實驗 ,結果發(fā)現伴隨晶界的滑移 ,Ａｌ2 Ｏ3 晶界處的納米ＳｉＣ粒子發(fā)生旋轉并嵌入Ａｌ2 Ｏ3 晶粒之中 ,從而增強了晶界滑動的阻力 ,也即提高了Ａｌ2 Ｏ3 -ＳｉＣ納米復相陶瓷的蠕變能力[7].最近研究發(fā)現 ,隨著粒徑的減小 ,納米ＴｉＯ2 和ＺｎＯ陶瓷的形變敏感度明顯提高 ,如圖 2所示 ,由于這些試樣氣孔很少 ,可以認為這種趨勢是細晶陶瓷所固有的 .最細晶粒處的形變率敏感度大約為0 .0 4,幾乎是室溫下鉛的 1 / 4,表明這些陶瓷具有延展性 ,盡管沒有表現出室溫超塑性 ,但隨著晶粒的進一步減少 ,這一可能是存在的[4].
2.4納米陶瓷增韌
由于納米陶瓷的晶粒尺寸極小 ,納米材料具有極大的晶面 ,晶面的原子排列混亂 ,納米晶粒易在其它晶粒上運動 ,使納米陶瓷在受力時易于變形而不呈現脆性 .室溫下的納米ＴｉＯ2 陶瓷晶體表現出很高的韌性 ,壓縮至原長度的 1 / 4仍不破碎 .另外 ,在微米級的陶瓷中引入納米相 ,可以抑制基體晶粒長大 ,使組織結構均化 ,有利于改善陶瓷材料的力學性能 .1 988年Ｉｚａｋｉ等首先用納米碳化硅補強氮化硅陶瓷使氮化硅陶瓷力學性能顯著改善[3 ].
3．制備工藝和方法
為獲得納米陶瓷 ,必須首先制備出小尺寸的納米級陶瓷粉末 ,隨著世界各國對納米材料研究的深入 ,它的制備方法也日新月異 ,出現了熱化學氣相反應法、激光氣相法、等離子體氣相合成法、化學沉淀法、高壓水熱法、溶膠 -凝膠法等新方法 ,以上各種方法都各有優(yōu)缺點 ,為了便于控制反應的條件及粉末的產率、粒徑與分布等 ,實際上也常采用兩種或多種制備技術 .
3.1熱化學氣相反應法(CVD法)
是目前世界上用于制備納米粉體的常用方法 ,ＣＶＤ法制備納米粉體工藝是一個熱化學氣相反應和形核生長的過程 .在遠高于熱力學計算臨界反應溫度條件下 ,反應產物蒸氣形成很高的過飽和蒸氣壓 ,使得反應產物自動凝聚形成大量的核 ,這些核在加熱區(qū)不斷長大聚集成顆粒 ,在合適的溫度下會晶化成為微晶 .隨著載氣氣流的輸運和真空的抽送 ,反應產物迅速離開加熱區(qū)進入低溫區(qū) ,顆粒生長、聚集、晶化過程停止 ,最后進入收集室收集起來 ,就可獲得所需的納米粉體 .此工藝過程可通過調節(jié)濃度、流速、溫度和組成配比等工藝參數獲得最佳工藝條件 ,實現對納米粉體組成、形貌、尺寸和晶相等的控制 .
3.2激光氣相法(LICVD法)
激光氣相法是以激光為快速加熱熱源 ,利用反應氣體分子對特定波長激光束的吸收布產生熱解或化學反應 ,在瞬時完成氣相反應的成核、長大和終止 ,形成超細微粒 .通常采用連續(xù)波ＣＯ2 激光器 ,加熱速率快 ,高溫駐留時間短 ,迅速冷卻 ,可獲得均勻超細 ,最低顆粒尺寸小于 1 0ｎｍ的粉體 .該方法反應中心區(qū)域與反應器之間被原料氣隔離 ,污染小 ,能夠獲得穩(wěn)定質量的粒徑范圍為小于 50ｎｍ的超細粉末 ,晶粒粒徑尺寸可控 ,同種成分的粉體 ,激光法可通過合成參數控制粉體的晶型 .并適合于制備用液體法和固相法不易直接得到的非氧化物 (氮化物 ,碳化物等 ),缺點是原料制造價格高 ,設備要求高 ,費用貴 .
3.3等離子體氣相合成法(PCVD)
pcvd法是制備納米陶瓷粉體的主要手段之一 ,它具有高溫急劇升溫和快速冷卻的特點 ,是制備超細陶瓷粉體的常用手段 .目前采用得最多的是熱等離子法 .等離子氣相合成法又分為直流電弧等離子體法 (ＤＣ法 ),高頻等離子體法 (ＲＦ法 )和復合等離子體法 .其中的復合等離子法則是采用ＤＣ等離子體法和ＲＦ等離子體法二者合一的方式 ,利用二相相互補充來制備超細陶瓷粉體 .該法制得的納米粉純度高 ,穩(wěn)定性好 ,效率高 .
ｅｅ等人采用復合等離子體法 ,用多級注入的方法以制備Ｓｉ3 Ｎ4和Ｓｉ3 Ｎ4/ＳｉＣ復合粉體 ,最終得到顆粒尺寸在 1 0～ 30ｎｍ的Ｓｉ3 Ｎ4納米粉體 .在Ｓｉ3 Ｎ4納米粉體制備過程中 ,采用分級注入方式對產物中總氮含量、游離硅含量和ａ -Ｓｉ3 Ｎ4含量都有很大影響 .采用三級注入方式 ,產物基本都是無定型Ｓｉ3 Ｎ4.等離子體法制備技術容易實現批量生產 ,產率高達 2 0 0～ 1 0 0ｇ/ｈ[1 1 ].
3.4高壓水熱法
高壓水熱法可有效克服粉末在煅燒過程中顆粒的長大及超細粉末易團聚的弱點 .可將化學深沉法制備的Ｚｒ(ＯＨ)4置于高壓中處理 ,使氫氧化物進行相變 ,控制高壓處理的溫度和壓力 ,可制得顆粒尺寸為 1 0～ 1 5ｎｍ ,形狀規(guī)則的氧化鋯超細粉末 .通過對不同前驅體 ,不同酸堿度及不同礦化劑參與條件下 ,氧化鋯相形成 ,晶粒生成等機理的研究表明 ,水熱法是極有應用前景的粉末制備工藝
3.5溶膠 -凝膠 (SOL-GEL)法
此方法的基本工藝過程包括 :醇鹽或無機鹽水解→ＳＯＬ -ＧＥＬ→干燥、焙燒→納米粉體 .有人用醇鹽水解ＳＯＬ -ＧＥＬ制備出平均粒徑小于 6ｎｍ的ＴｉＯ2 納米粉末 .也可利用有機金屬化合物作起始原料 ,制備非氧化物超細陶瓷粉體[1 3 ].目前大多數人認為溶液的 ｐＨ值、溶液濃度、反應溫度和反應時間 4個主要參數對溶膠 -凝膠化過程有重要影響 ,適當地控制這 4個參數可制備出高質量的納米粉末 .如納米Ａｌ2 Ｏ3 粉可用低濃度的硝酸鋁和氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉 ,硝酸中和至 ｐＨ值為 7. 6 ,得到Ａｌ (ＯＨ)3 凝膠 ,過濾洗滌后 ,再加入硝酸形成Ａｌ(ＯＨ)3 溶膠 ,在溶膠中通入氨氣 ,至 ｐＨ值為 1 0 ,分離凝膠干燥、焙燒得到納米Ａｌ2 Ｏ3 粉體 .用此法制備Ａｌ2 Ｏ3 粉體可通過蒸餾或重結晶技術保證原料的純度 ,整個工藝過程不引入雜質離子 ,有利于高純納米粉的制備[1 4].該法在生產上應用較廣 ,但原料價格高 ,高溫熱處理時 ,易使顆�？焖賵F聚等 ,故同時可引入冷凍、加壓干燥法或形成乳濁液等技術來減小粉體顆粒的團聚 .
ＣＶＤ法、ＬＩＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法和ＳＯＬ -ＧＥＬ法是制備非氧化物納米陶瓷粉體主要方法 .ＣＶＤ法對設備要求不高 ,操作簡便 ,而且便于放大 ,但較難獲得 2 0ｎｍ以下的粉體 .ＰＣＶＤ法和ＳＯＬ -ＧＥＬ法對設備要求較高 ,但易于獲得均勻超細 (小于 2 0ｎｍ)的高純度、污染小的納米粉體 .ＳＯＬ -ＧＥＬ法是最便利的方法 ,易于大規(guī)模生產 ,缺點是純度難以保證.
3.典型應用（碳化硅及氮化硅納米粉體制備工藝）
3.1熱化學氣相反應法 (CVD法)
制備 Si C,Si3 N4的硅源主要是硅鹵化物和硅烷類物質 ,如 Si Cl4,Si H4,(CH3 )2 Si Cl2 ,Si(CH3 )4等。后兩者同時含有硅源和碳源。碳源、氮源一般選用 CH4,C2 H2 ,NH3 ,N2 等 ,反應一般需在還原性 H2 條件下進行。CVD法不僅可以制備 Si C,Si3 N4等單相粉體 ,而且被廣泛用來制備各種復合粉體。Endo[1 2 ]等人 ,采用 Si2 (CH3 )4H2 作為 Si,C源制備 Si C納米粉體 ,在 70 0～ 1 40 0℃條件下 ,獲得粒徑在 5～ 2 0 0 nm范圍 ,由β Si C微晶無序排列而成的 Si C顆粒。隨著熱解溫度的提高 ,Si C平均顆粒尺寸逐步降低 ,而組成 Si C顆粒的 β Si C微晶 (crystallite)則由 1 nm提高到約 3nm,如圖 1所示。 Hojo等人 [1 3 ]用 Si(CH3 )4NH3 H2 體系 ,在 1 2 0 0℃制備 Si C/ Si3 N4納米復合粉
體。當 Si(CH3 )4和 NH3 在 90 0℃混合時 ,獲得 50～ 70 nm的無定型 Si C/ Si3 N4復合粉 ;當在1 1 0 0℃混合時 ,則得到粒徑小于 2 0 nm的無定型復合粉。在 1 550℃ ,Ar N2 條件下晶化后 ,90 0℃混合所得粉體證實為 Si C包裹 Si3 N4;而在 1 1 0 0℃混合 ,高 NH3 濃度條件下 ,得到的粉體則證明為 Si3 N4包裹 Si C。該系統(tǒng)主要發(fā)生以下兩個反應 :
Si(CH3 )4(g)Si C(s)+3CH4(g)------------------------------------------(1 )
3Si(CH3 )4(g)+4NH3 (g)Si3 N4(s)+1 2 CH4(g)---------------------(2 )
實驗結果證實 ,Si(CH3 )4NH3 H2 系統(tǒng)在低溫條件下 ,生成 Si3 N4的反應 (2 )優(yōu)先進行 ;而在高溫條件下 ,反應 (1 )比反應 (2 )更為劇烈而成為主導反應 ,Si C優(yōu)先成核而導致 Si3 N4包裹 Si C。在納米復合粉體制備中 ,這種包裹現象時有發(fā)生 ,如 Chen等人 [1 4]在 1 40 0℃ ,以Si H4CH4WF6作為源氣 ,H2 為載氣 ,制得由β Si C和 Si C包裹 W2 C組成的復合粉體 ,平均顆粒尺寸分別為 40～ 70 nm和 1 8～ 30 nm (其中 W2 C芯尺寸基本保持 1 7nm不變 ),顆粒尺寸變化主要由 Si H4濃度決定。
上海硅酸鹽研究所在這一方面也做了許多工作 [1 5, 1 7],所用裝置如圖 2。在 1 1 0 0～1 40 0℃條件下 ,分別用 Si(CH3 )2 Cl2 ,NH3 ,H2 作為硅、碳、氮源和載氣 ,制得平均顆粒尺寸分別為 30～ 50 nm的 β Si C納米粉和尺寸小于 35nm的無定形 Si C/ Si3 N4納米粉體 ,并可做到 Si C/ Si3 N4比例可調。圖 3a,b分別是 Si C和 Si C/ Si3 N4納米粉體的TEM照片。其中 ,β Si C納米粉體為空心球形 ,由許多尺寸在 5～ 8nm范圍的 β Si C微晶組成 (圖 4)。化學分析結果證實納米粉體的氧含量低于 1 . 0 %。 CVD法設備簡單采用電阻爐外熱式加熱方式即可。通過工藝參數的調節(jié) ,可以制備不同晶型和尺寸的粉體。全套工藝便于放大 ,但產物易在爐管壁沉積成型 ,產率不高.
3.2激光誘導氣相沉積法(laser induced chemical vapor deposition,LICVD法)
LICVD法的關鍵 ,是選用對激光束波長產生強吸收的反應氣體作為反應源。如硅烷類氣
體就能夠產生較強吸收 ,用于制備納米 Si C,Si3 N4等。常選用的體系包括 Si H4/ CH4,Si H4/ C2 H4,Si H4/ NH3 ,Si H4CH3 NH2 NH3 [2 1 , 2 2 , 2 4]。也可以用 Si H2 Cl2 ,CH3 Si Cl3 和(CH3 )3 Si NHSi(CH3 )3 等代替硅烷 CH4作為反應源 ,用來制備 Si C,Si3 N4,Si/ C/ N等納米粉體。主要反應如下 :
Si H4(g)+CH4(g)Si C(s)+4H2 (g)-------------------------------------(3)
3Si H4(g)+4NH3 (g)Si3 N4(s)+1 2 H2 (g)---------------------------(4)
Cauchetien等人 [2 2 ]采用 Si H4CH3 NH2 NH3 系統(tǒng)制備 Si/ C/ N復相粉體 ,制備得到粉體的平均粒徑為 30～ 72 nm�；�本裝置如圖 5所示。調節(jié)實驗條件可以有效地控制顆粒尺寸。表 1是Lihrmann等人采用 Si H4/ C2 H2 系統(tǒng)在不同工藝參數時制備 Si C納米粉體的實驗結果。通過實驗工藝條件的控制 ,可以在 1 5～ 50 nm范圍內調整 Si C顆粒尺寸 [2 3 ]。
激光法制備納米粉體 ,產率主要受激光器功率限制。一般使用 CO2 激光器 ,功率為 50～70 0 W,產率一般不超過 1 0 0 g/ h。
3.3 等離子氣相合成法 (PCVD法 )[3 , 2 5～ 3 2 ]
圖 6 復合等離子法基本裝置圖 [2 6]Fig. 6 Schematic view of a hybrid plasma CVD[2 6].本文中所指等離子法主要指熱等離子法。等離子氣相合成法又分為直流電弧等離子體法 (direct- current arc plas-maDC法 )[2 8, 2 9, 3 2 ]、高頻等離子體法 (radio-frequency plasma,RF法 )[3 0 ]和復合等離子體法(hybrid plasma)[2 5]。 DC法由于電極間電弧產生高溫 ,在反應氣體等離子化的同時 ,電極會熔化或蒸發(fā)而污染反應產物。RF法主要缺點在于能量利用率低 ,穩(wěn)定性差。復合等離子法則是采用 DC等離子體法和 RF等離子體法二者合一的方式 ,利用二者相互補充來制備超細陶瓷粉體。該方法同 DC法相比 ,由于產生直流電弧時不需電極 ,避免由于電極物質的熔化或蒸發(fā)而在反應產物中引入雜質。同時 ,直流等離子電弧束又能比較有效地防止高頻等離子焰由于原料的進入而被攪亂 ,在提高純度、效率的同時提高穩(wěn)定性。
Lee等人 [2 5]采用復合等離子體法 (如圖 6所示 ),用多級注入的方式制備 Si3 N4和 Si3 N4/ Si C復合粉體 ,最終得到顆粒尺寸在 1 0～ 30 nm的Si3 N4納米粉體。在制備 Si3 N4/ Si C復合粉體時 ,在低 N/ C源氣比 (摩爾比為 0 . 2～ 0 . 2 5)時 ,獲得 1 50 nm左右 β Si C和約 30 nm無定型 Si3 N4的復合粉體 ;而在高 N/ C比條件下 ,獲得顆粒尺寸都在 30 nm以下的 Si3 N4,Si C復合粉體。實驗結果顯示 ,在 Si3 N4納米粉體制備過程中 ,采用分級注入方式對產物中總氮含量、游離硅含量和 α Si3 N4含量都有很大影響。采用三級注入方式 ,游離硅含量大大降低 ,總氮含量接近化學計量比 (如圖 7所示 ),產物基本都是無定型 Si3 N4。
采用 PCVD法可以制備 Si C,Si3 N4,Al N[2 6],Ti N[2 7],Zr N[3 1 ]等非氧化物納米陶瓷粉體 ,隨反應源的不同而制備不同產物。制備 Si C,Si3 N4的反應源主要有 Si H4,Si(CH3 )2 Cl2 ,Si CH3 Cl3 ,Si Cl4,Si(OC2 H5)4,(CH3 )2 Si(OC2 H5)2 等以及相應的碳、氮源 CH4,C2 H5,NH3 等。發(fā)生的主要反應如下 :
Si H4+CH4Si C +4H2 --------------------------------------------------(5)
Si Cl4+CH4Si C +4HCl ------------------------------------------------(6)
Si(CH3 )2 Cl2 Si C +CH4+2 HCl------------------------------------- (7)
3Si H4+4NH3 Si3 N4+1 2 H2----------------------------------------- (8)
3Si Cl4+4NH3 Si3 N4+1 2 HCl ---------------------------------------(9)
3Si(CH3 )2 Cl2 +4NH3 Si3 N4+6CH4+6HCl----------------------(1 0 )
等離子體法由于升溫迅速 ,反應物在等離子焰內的滯留時間短 ,易于獲得均勻、尺寸小的納米粉體。應用等離子體法已可獲得顆粒尺寸分別為 1 0～ 30 nm的無定型 Si3 N4,Si C以及50～ 1 0 0 nm的高純無團聚 α Si3 N4,β Si C納米粉體 ;同時 ,用該方法還可制備出 Si3 N4/ Si C納米復相粉體。等離子體法最顯著的特點 ,就是容易實現批量生產 ,關于產率達 2 0 0～ 1 0 0 0 g/ h已有文獻報道。
3.4溶膠凝膠 (sol gel)法
sol gel工藝被廣泛應用于制備均勻高活性超細粉體 ,起始材料通常都是金屬醇鹽。由于金屬醇鹽一般都包含 M—O鍵 ,來源于這些材料的凝膠往往都是金屬氧化物。但近來的許多工作表明 ,利用有機金屬化合物而不是金屬醇鹽作為起始原料 ,是可以制備非氧化物超細陶瓷粉體的。White等人 [3 4]采用 PTES[C6H5Si(OC2 H5)3 ]等作為起始原料制備凝膠 ,然后熱處理得到 β Si C粉 ,但含有一定量的游離 C,需要在 O2 氣氛中進行高溫后處理 ,容易引入氧。隨后 ,Hatakeyama等人[3 5]在此基礎上 ,采用 PTES和 TEOS[Si(OC2 H5)4]混合作為起始原料 ,通過改進工藝 ,制備得到超細 β Si C粉。他們先將 67%(mol)PTES+33%(mol)TEOS混合水解 ,經一系列處理后得到顆粒尺寸在 0 . 9～ 5μm的凝膠粉體。然后在 Ar氣氛 ,1 50 0～ 1 80 0℃下熱處理 ,最終得到主要由 40 nm左右 β Si C組成的疏松多晶球形體。產物中 Si C純度達99. 1 2 %。表 2是 sol gel法制備的 Si C納米粉體的化學分析結果。
結論
從納米陶瓷所表現出的延展性與超塑性等系列新的、高的性能來看 ,它充分呈現了潛在廣泛應用前景 ,但大多數制備技術尚處于實驗研究階段 ,僅少數進入應用階段 ,而且存在產量低 ,成本高 ,難以工業(yè)法生產等問題 ,而納米粉末的收集和貯存也有一定困難 ,目前對納米粉料在化學制備過程中的團聚形成機理及分析粉料的燒結動力學和相應的物理化學機理以及簡便易行、較低成本的生產工藝都是納米陶瓷所需研究的內容
4.參考資料：
納米陶瓷的性能及制備技術 高春華 ,黃新友 云南大學學報 (自然科學版 ) 2 0 0 2 , 2 4(1Ａ):49～ 52
Si C和 Si3 N4納米陶瓷粉體制備技術 黃政仁 江東亮 硅酸鹽學報1996年10月第24卷第5期
納米陶瓷材料的制備和力學性能 朱教群 梅炳初 陳艷林 武漢理工大學材料研究與測試中心 武漢理工大學材料復合國家實驗室 佛山陶瓷
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