சிலிக்கான் கார்பைடு நானோ பொருட்கள்

சிலிக்கான் கார்பைடு நானோ பொருட்கள்

சிலிக்கான் கார்பைடு நானோ பொருட்கள் (SiC நானோ பொருட்கள்) இயற்றப்பட்ட பொருட்களைக் குறிக்கின்றனசிலிக்கான் கார்பைடு (SiC)முப்பரிமாண இடைவெளியில் நானோமீட்டர் அளவில் (பொதுவாக 1-100nm என வரையறுக்கப்படுகிறது) குறைந்தபட்சம் ஒரு பரிமாணத்துடன். சிலிக்கான் கார்பைடு நானோ பொருட்களை அவற்றின் கட்டமைப்பின் படி பூஜ்ஜிய பரிமாணம், ஒரு பரிமாணம், இரு பரிமாணம் மற்றும் முப்பரிமாண கட்டமைப்புகள் என வகைப்படுத்தலாம்.

பூஜ்ஜிய பரிமாண நானோ கட்டமைப்புகள்அனைத்து பரிமாணங்களும் நானோமீட்டர் அளவில் இருக்கும் கட்டமைப்புகளாகும், முக்கியமாக திட நானோகிரிஸ்டல்கள், ஹாலோ நானோஸ்பியர்ஸ், ஹாலோ நானோகேஜ்கள் மற்றும் கோர்-ஷெல் நானோஸ்பியர்ஸ் உட்பட.

ஒரு பரிமாண நானோ கட்டமைப்புகள்முப்பரிமாண இடைவெளியில் நானோமீட்டர் அளவில் இரு பரிமாணங்கள் வரையறுக்கப்பட்ட கட்டமைப்புகளைக் குறிக்கிறது. இந்த அமைப்பு நானோவாய்கள் (திட மையம்), நானோகுழாய்கள் (வெற்று மையம்), நானோபெல்ட்கள் அல்லது நானோபெல்ட்கள் (குறுகிய செவ்வக குறுக்குவெட்டு) மற்றும் நானோபிரிசம்கள் (ப்ரிஸம் வடிவ குறுக்குவெட்டு) உட்பட பல வடிவங்களைக் கொண்டுள்ளது. மீசோஸ்கோபிக் இயற்பியல் மற்றும் நானோ அளவிலான சாதன உற்பத்தியில் அதன் தனித்துவமான பயன்பாடுகள் காரணமாக இந்த அமைப்பு தீவிர ஆராய்ச்சியின் மையமாக மாறியுள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு பரிமாண நானோ கட்டமைப்புகளில் உள்ள கேரியர்கள் கட்டமைப்பின் ஒரு திசையில் மட்டுமே பரவ முடியும் (அதாவது, நானோவைர் அல்லது நானோகுழாயின் நீளமான திசை), மேலும் நானோ எலக்ட்ரானிக்ஸில் ஒன்றோடொன்று இணைப்புகளாகவும் முக்கிய சாதனங்களாகவும் பயன்படுத்தப்படலாம்.

இரு பரிமாண நானோ கட்டமைப்புகள், நானோ அளவில் ஒரே ஒரு பரிமாணத்தை மட்டுமே கொண்டிருக்கும், பொதுவாக நானோஷீட்கள், நானோஷீட்கள், நானோஷீட்கள் மற்றும் நானோஸ்பியர்ஸ் போன்ற அவற்றின் அடுக்குத் தளத்திற்கு செங்குத்தாக, அவற்றின் வளர்ச்சி பொறிமுறையைப் பற்றிய அடிப்படை புரிதலுக்காக மட்டுமல்லாமல், அவற்றின் திறனை ஆராய்வதற்காகவும் சமீபத்தில் சிறப்பு கவனம் பெற்றுள்ளது. ஒளி உமிழ்ப்பான்கள், உணரிகள், சூரிய மின்கலங்கள் போன்றவற்றில் உள்ள பயன்பாடுகள்.

முப்பரிமாண நானோ கட்டமைப்புகள்பொதுவாக சிக்கலான நானோ கட்டமைப்புகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன, இவை பூஜ்ஜிய பரிமாண, ஒரு பரிமாண மற்றும் இரு பரிமாண (ஒற்றை படிக சந்திப்புகளால் இணைக்கப்பட்ட நானோவாய்கள் அல்லது நானோரோடுகள் போன்றவை) மற்றும் அவற்றின் ஒட்டுமொத்த வடிவியல் பரிமாணங்களில் ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட அடிப்படை கட்டமைப்பு அலகுகளின் தொகுப்பால் உருவாகின்றன. நானோமீட்டர் அல்லது மைக்ரோமீட்டர் அளவில் உள்ளன. ஒரு யூனிட் தொகுதிக்கு அதிக பரப்பளவு கொண்ட இத்தகைய சிக்கலான நானோ கட்டமைப்புகள், திறமையான ஒளி உறிஞ்சுதலுக்கான நீண்ட ஒளியியல் பாதைகள், வேகமான இடைமுக சார்ஜ் பரிமாற்றம் மற்றும் டியூனபிள் சார்ஜ் போக்குவரத்து திறன்கள் போன்ற பல நன்மைகளை வழங்குகின்றன. இந்த நன்மைகள் முப்பரிமாண நானோ கட்டமைப்புகளை எதிர்கால ஆற்றல் மாற்றம் மற்றும் சேமிப்பு பயன்பாடுகளில் வடிவமைப்பை மேம்படுத்த உதவுகின்றன. 0D முதல் 3D கட்டமைப்புகள் வரை, பல்வேறு வகையான நானோ பொருட்கள் ஆய்வு செய்யப்பட்டு படிப்படியாக தொழில் மற்றும் அன்றாட வாழ்வில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டுள்ளன.

SiC நானோ பொருட்களின் தொகுப்பு முறைகள்

பூஜ்ஜிய பரிமாண பொருட்கள் சூடான உருகும் முறை, மின்வேதியியல் பொறித்தல் முறை, லேசர் பைரோலிசிஸ் முறை போன்றவற்றின் மூலம் ஒருங்கிணைக்கப்படலாம்.SiC திடமானதுஒரு சில நானோமீட்டர்கள் முதல் பத்து நானோமீட்டர்கள் வரையிலான நானோகிரிஸ்டல்கள், ஆனால் படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி பொதுவாக போலி-கோளமாக இருக்கும்.

வெவ்வேறு முறைகளால் தயாரிக்கப்பட்ட β-SiC நானோகிரிஸ்டல்களின் படம் 1 TEM படங்கள்

(a) Solvothermal synthesis[34]; (B) மின்வேதியியல் பொறித்தல் முறை[35]; (c) வெப்ப செயலாக்கம்[48]; (ஈ) லேசர் பைரோலிசிஸ்[49]

தாசோக் மற்றும் பலர். படம் 2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, SiO2, Mg மற்றும் C பொடிகள்[55] இடையே திட-நிலை இரட்டை சிதைவு எதிர்வினை மூலம் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய அளவு மற்றும் தெளிவான அமைப்புடன் கூடிய கோள வடிவ β-SiC நானோகிரிஸ்டல்கள்.

படம் 2 வெவ்வேறு விட்டம் கொண்ட கோள SiC நானோகிரிஸ்டல்களின் FESEM படங்கள்[55]

(அ) ​​51.3 ± 5.5 என்எம்; (B) 92.8 ± 6.6 nm; (c) 278.3 ± 8.2 nm

SiC நானோவாய்களை வளர்ப்பதற்கான நீராவி கட்ட முறை. வாயு கட்ட தொகுப்பு என்பது SiC நானோவாய்களை உருவாக்குவதற்கான மிகவும் முதிர்ந்த முறையாகும். ஒரு பொதுவான செயல்பாட்டில், இறுதி உற்பத்தியை உருவாக்குவதற்கு எதிர்வினைகளாகப் பயன்படுத்தப்படும் நீராவி பொருட்கள் ஆவியாதல், இரசாயன குறைப்பு மற்றும் வாயு எதிர்வினை (அதிக வெப்பநிலை தேவை) ஆகியவற்றால் உருவாக்கப்படுகின்றன. அதிக வெப்பநிலை கூடுதல் ஆற்றல் நுகர்வு அதிகரித்தாலும், இந்த முறையால் வளர்க்கப்படும் SiC நானோவாய்கள் பொதுவாக உயர் படிக ஒருமைப்பாடு, தெளிவான நானோவாய்கள்/நானோரோடுகள், நானோபிரிம்கள், நானோநீடில்கள், நானோகுழாய்கள், நானோபெல்ட்கள், நானோகேபிள்கள் போன்றவற்றை படம் 3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.

படம் 3 ஒரு பரிமாண SiC நானோ கட்டமைப்புகளின் வழக்கமான உருவமைப்புகள் 

(அ) ​​கார்பன் ஃபைபர்களில் நானோவைர் அணிவரிசைகள்; (ஆ) நி-சி பந்துகளில் அல்ட்ராலாங் நானோவாய்கள்; (இ) நானோவாய்கள்; (ஈ) நானோபிரிசம்கள்; (இ) நானோ மூங்கில்; (எஃப்) நானோநீடில்ஸ்; (g) நானோபோன்கள்; (h) நானோசெயின்கள்; (i) நானோகுழாய்கள்

SiC நானோவாய்களை தயாரிப்பதற்கான தீர்வு முறை. தீர்வு முறை SiC நானோவாய்களைத் தயாரிக்கப் பயன்படுகிறது, இது எதிர்வினை வெப்பநிலையைக் குறைக்கிறது. தன்னிச்சையான இரசாயனக் குறைப்பு அல்லது ஒப்பீட்டளவில் லேசான வெப்பநிலையில் பிற எதிர்வினைகள் மூலம் தீர்வு கட்ட முன்னோடியை படிகமாக்குவது இந்த முறையில் அடங்கும். தீர்வு முறையின் பிரதிநிதிகளாக, குறைந்த வெப்பநிலையில் SiC நானோவாய்களைப் பெறுவதற்கு solvothermal synthesis மற்றும் hydrothermal synthesis ஆகியவை பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

இரு பரிமாண நானோ பொருள்களை solvothermal முறைகள், pulsed lasers, carbon thermal reduction, Mechanical exfoliation, மற்றும் microwave plasma மேம்படுத்துதல் மூலம் தயாரிக்கலாம்.CVD. ஹோ மற்றும் பலர். படம் 4 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒரு நானோவைர் பூவின் வடிவத்தில் ஒரு 3D SiC நானோ கட்டமைப்பை உணர்ந்தது. SEM படம், மலர் போன்ற அமைப்பு 1-2 μm விட்டம் மற்றும் 3-5 μm நீளம் கொண்டது என்பதைக் காட்டுகிறது.

படம் 4 முப்பரிமாண SiC நானோவைர் பூவின் SEM படம்

SiC நானோ பொருட்களின் செயல்திறன்

SiC நானோ பொருட்கள் சிறந்த செயல்திறன் கொண்ட மேம்பட்ட பீங்கான் பொருள் ஆகும், இது நல்ல உடல், இரசாயன, மின் மற்றும் பிற பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது.

✔ இயற்பியல் பண்புகள்

அதிக கடினத்தன்மை: நானோ-சிலிக்கான் கார்பைட்டின் மைக்ரோஹார்ட்னெஸ் கொருண்டம் மற்றும் வைரம் இடையே உள்ளது, மேலும் அதன் இயந்திர வலிமை கொருண்டத்தை விட அதிகமாக உள்ளது. இது அதிக உடைகள் எதிர்ப்பு மற்றும் நல்ல சுய உயவு.

உயர் வெப்ப கடத்துத்திறன்: நானோ-சிலிக்கான் கார்பைடு சிறந்த வெப்ப கடத்துத்திறன் கொண்டது மற்றும் சிறந்த வெப்ப கடத்து பொருளாகும்.

குறைந்த வெப்ப விரிவாக்க குணகம்: இது நானோ-சிலிக்கான் கார்பைடை அதிக வெப்பநிலை நிலைகளின் கீழ் நிலையான அளவு மற்றும் வடிவத்தை பராமரிக்க அனுமதிக்கிறது.

உயர் குறிப்பிட்ட பரப்பளவு: நானோ பொருட்களின் குணாதிசயங்களில் ஒன்று, அதன் மேற்பரப்பு செயல்பாடு மற்றும் எதிர்வினை செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கு உகந்தது.

✔ இரசாயன பண்புகள்

இரசாயன நிலைத்தன்மை: நானோ-சிலிக்கான் கார்பைடு நிலையான இரசாயன பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் பல்வேறு சூழல்களில் அதன் செயல்திறனை மாறாமல் பராமரிக்க முடியும்.

ஆக்ஸிஜனேற்றம்: இது அதிக வெப்பநிலையில் ஆக்ஸிஜனேற்றத்தை எதிர்க்கும் மற்றும் சிறந்த உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்பை வெளிப்படுத்துகிறது.

✔மின் பண்புகள்

அதிக பேண்ட்கேப்: அதிக அலைவரிசை, அதிக சக்தி மற்றும் குறைந்த ஆற்றல் கொண்ட மின்னணு சாதனங்களை உருவாக்குவதற்கு அதிக பேண்ட்கேப் சிறந்த பொருளாக அமைகிறது.

உயர் எலக்ட்ரான் செறிவூட்டல் இயக்கம்: இது எலக்ட்ரான்களின் விரைவான பரிமாற்றத்திற்கு உகந்தது.

✔மற்ற பண்புகள்

வலுவான கதிர்வீச்சு எதிர்ப்பு: இது ஒரு கதிர்வீச்சு சூழலில் நிலையான செயல்திறனை பராமரிக்க முடியும்.

நல்ல இயந்திர பண்புகள்: இது உயர் எலாஸ்டிக் மாடுலஸ் போன்ற சிறந்த இயந்திர பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது.

SiC நானோ பொருட்களின் பயன்பாடு

மின்னணு மற்றும் குறைக்கடத்தி சாதனங்கள்: அதன் சிறந்த மின்னணு பண்புகள் மற்றும் உயர்-வெப்பநிலை நிலைத்தன்மை காரணமாக, நானோ-சிலிக்கான் கார்பைடு உயர்-சக்தி மின்னணு பாகங்கள், உயர் அதிர்வெண் சாதனங்கள், ஒளியியல் கூறுகள் மற்றும் பிற துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. அதே நேரத்தில், குறைக்கடத்தி சாதனங்களை உற்பத்தி செய்வதற்கான சிறந்த பொருட்களில் இதுவும் ஒன்றாகும்.

ஆப்டிகல் பயன்பாடுகள்: நானோ-சிலிக்கான் கார்பைடு பரந்த பேண்ட்கேப் மற்றும் சிறந்த ஒளியியல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட லேசர்கள், எல்இடிகள், ஒளிமின்னழுத்த சாதனங்கள் போன்றவற்றைத் தயாரிக்கப் பயன்படுத்தலாம்.

இயந்திர பாகங்கள்: அதன் உயர் கடினத்தன்மை மற்றும் உடைகள் எதிர்ப்பைப் பயன்படுத்தி, நானோ-சிலிக்கான் கார்பைடு இயந்திர பாகங்களை தயாரிப்பதில் பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது, அதாவது அதிவேக வெட்டும் கருவிகள், தாங்கு உருளைகள், இயந்திர முத்திரைகள் போன்றவை. பகுதிகளின் எதிர்ப்பு மற்றும் சேவை வாழ்க்கை.

நானோகாம்போசிட் பொருட்கள்: நானோ-சிலிக்கான் கார்பைடு மற்ற பொருட்களுடன் இணைந்து நானோகாம்போசைட்டுகளை உருவாக்கி, பொருளின் இயந்திர பண்புகள், வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்பை மேம்படுத்துகிறது. இந்த நானோகாம்போசிட் பொருள் விண்வெளி, வாகனத் தொழில், ஆற்றல் துறை போன்றவற்றில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

உயர் வெப்பநிலை கட்டமைப்பு பொருட்கள்: நானோசிலிக்கான் கார்பைடுசிறந்த உயர் வெப்பநிலை நிலைத்தன்மை மற்றும் அரிப்பு எதிர்ப்பைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் தீவிர உயர் வெப்பநிலை சூழலில் பயன்படுத்தப்படலாம். எனவே, இது விண்வெளி, பெட்ரோ கெமிக்கல், உலோகம் மற்றும் உற்பத்தி போன்ற பிற துறைகளில் அதிக வெப்பநிலை கட்டமைப்புப் பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.உயர் வெப்பநிலை உலைகள், உலை குழாய்கள், உலை லைனிங், முதலியன.

பிற பயன்பாடுகள்: நானோ சிலிக்கான் கார்பைடு ஹைட்ரஜன் சேமிப்பு, ஒளிச்சேர்க்கை மற்றும் உணர்தல் ஆகியவற்றிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது பரந்த பயன்பாட்டு வாய்ப்புகளைக் காட்டுகிறது.