[发明专利]一种碳化硅纳米线连接的方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅纳米线连接的方法，该方法包括：一、将碳纤维布清洗烘干；二、将乙醇溶液和正硅酸乙酯搅匀后加入蒸馏水、硫酸镍和盐酸溶液得到二氧化硅溶胶；三、将经烘干后的碳纤维布浸入二氧化硅溶胶中烘干得到二氧化硅凝胶包覆的碳纤维布；四、二氧化硅凝胶包覆的碳纤维布经一次碳热还原反应得到在碳纤维布表面均匀分散的碳化硅纳米线；五、将碳粉和二氧化硅粉制成球磨粉末；六、将在碳纤维布表面均匀分散的碳化硅纳米线置于球磨粉末上经二次碳热还原反应，得到连接的碳化硅纳米线。本发明先在碳纤维布表面原位均匀生长碳化硅纳米线，然后在碳化硅纳米线的顶部或缺陷处生长碳化硅纳米线，从而实现了碳化硅纳米线的连接，工艺简单易行。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种碳化硅纳米线连接的方法。

背景技术

碳化硅材料是继以硅基半导体为代表的第一代半导体材料和以砷化稼和磷化铟为代表的第二代化合物半导体材料发展起来的新型半导体材料。碳化硅作为第三代半导体核心材料之一，它具有宽带隙、高电子饱和速率和高击穿场强、大热导率、化学稳定性好等优点，因此非常适于制作高温、高频、抗辐射、大功率和高密度集成的电子器件。由于碳化硅的许多优异特性，近年来许多国家都相继投入大量资金对其进行深入研究，并在碳化硅晶体生长技术、关键器件工艺、光电器件开发、碳化硅集成电路制造等方面取得了突破，为军用电子系统和武器装备性能的提高，以及抗恶劣环境的电子设备提供了新型器件。

作为结构材料的增强体，碳化硅纳米材料具有高弹性模量、高韧性和高强度等特点，广泛应用于陶瓷基、金属基和聚合物基材料中，增加材料的物理性能。作为功能材料来说，SiC纳米材料具有优良的电学性能、光催化性能、场发射性能以及光致发光等性能，是制造发光二极管、激光二极管、大功率晶体管等纳米半导体器件最佳候选材料，主要应用于高频、耐高温和抗辐射的极限环境下的纳米电子和光电子器件等。随着科技的发展和研究的继续进行，碳化硅以其优异的物理和化学性质必然在未来的高科技领域中具有重要的应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种碳化硅纳米线连接的方法。本发明先通过一次碳热还原反应在碳纤维布表面原位均匀生长碳化硅纳米线，然后经二次碳热还原反应在碳化硅纳米线的顶部或缺陷处再次生长碳化硅纳米线，从而实现了碳化硅纳米线的连接，工艺简单，容易实现。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种碳化硅纳米线连接的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将碳纤维布放入无水乙醇中超声清洗10min～30min，然后在100℃的温度下烘干10h～20h；

步骤二、将乙醇溶液和正硅酸乙酯搅拌均匀，然后加入蒸馏水、硫酸镍和盐酸溶液并搅拌均匀，得到二氧化硅溶胶；所述乙醇溶液中的乙醇、正硅酸乙酯、蒸馏水、盐酸溶液中的盐酸与硫酸镍的摩尔比为(2～5)：(0.1～2)：(2～8)：(0.1～0.5)：(0.01～0.1)；

步骤三、将步骤一中经烘干后的碳纤维布浸入步骤二中得到的二氧化硅溶胶中3h～5h，然后取出在100℃的温度下烘干12h～24h，得到二氧化硅凝胶包覆的碳纤维布；

步骤四、将步骤三中得到的二氧化硅凝胶包覆的碳纤维布放置于高温炉中，在氩气保护气氛的条件下，以5℃/min～10℃/min的速率升温至1400℃～1700℃保温1h～3h进行一次碳热还原反应，得到在碳纤维布表面均匀分散的碳化硅纳米线；

步骤五、将碳粉和二氧化硅粉按照5:1的质量比放入球磨机中进行球磨处理，得到球磨粉末；所述球磨处理采用的球料比为30:1，转速为300r/min～600r/min，球磨时间为4h～8h；

步骤六、将步骤五中得到的球磨粉末平铺在石墨坩埚的底部，然后将步骤四中得到的在碳纤维布表面均匀分散的碳化硅纳米线置于球磨粉末之上，再放入高温炉中，在氩气保护气氛的条件下升温至1400℃～1700℃保温1h～3h进行二次碳热还原反应，得到连接的碳化硅纳米线。