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日本成功利用钠在700下合成碳化硅陶瓷

2020.07.04 来源: 浏览:2次

日本东北大学多元物质科学研究所最近发现了利用钠可以使硅和碳在700℃下发生低温反应,生成碳化硅的现象。碳化硅是一种在高温强度、耐磨损性以及耐腐蚀性方面优良的非氧化物陶瓷,主要应用于高温结构材料、半导体制造装置部件以及柴油车排气净化过滤器。但是,由于碳化硅的制造需要1200℃以上的高温,因此业界期待能够找到低温高效的制造方法。

此次,东北大开发出的方法有三种。第一,把硅粉末和碳(非晶碳或富勒烯)粉末混合,在氩气环境中与金属钠一起在700℃下加热。从该过程得到的是粒径为几十nm的碳化硅纳米粉状体。可作为碳化硅陶瓷烧结体的制造原料。

第二,把硅粉末和碳粉末混合,置于模具中加压成形,然后在氩气环境中,使其与钠蒸气一起在700℃下加热。利用这种方法能够在保持成形体形状的同时制成碳化硅多孔体,有望应用于制造各种形状的碳化硅多孔过滤器(图)。

第三,把碳化的木材(轻木及日本扁柏)与金属钠和硅一起在700℃下加热。这种方法制成的是拥有植物细胞壁形状的碳化硅陶瓷块状体。使用这种方法,可以使以生物体组织为主的碳结构体以及人工设计的碳结构体在保持原有形状和形态的情况下转化为碳化硅。

使用上述三种方法生成的碳化硅均为立方晶系的闪锌矿型结构——β型。该校预定在2007年9月12~14日召开的日本陶瓷协会秋季研讨会(名古屋工业大学)上发表这项成果。(:荻原 博之)

图:多孔体的截面扫描型电子显微镜照片

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