సిలికాన్ కార్బైడ్ నానోమెటీరియల్స్

సిలికాన్ కార్బైడ్ నానోమెటీరియల్స్

సిలికాన్ కార్బైడ్ నానోమెటీరియల్స్ (SIC నానోమెటీరియల్స్) కలిగి ఉన్న పదార్థాలను సూచిస్తాయిసిలికన్ బొబ్బత్రిమితీయ ప్రదేశంలో నానోమీటర్ స్కేల్‌లో (సాధారణంగా 1-100nm గా నిర్వచించబడింది) కనీసం ఒక కోణంతో. సిలికాన్ కార్బైడ్ సూక్ష్మ పదార్ధాలను సున్నా-డైమెన్షనల్, ఒక డైమెన్షనల్, రెండు డైమెన్షనల్ మరియు త్రిమితీయ నిర్మాణాలుగా వర్గీకరించవచ్చు.

సున్నా-డైమెన్షనల్ నానోస్ట్రక్చర్స్అన్ని కొలతలు నానోమీటర్ స్కేల్‌లో ఉన్న నిర్మాణాలు, ప్రధానంగా ఘన నానోక్రిస్టల్స్, బోలు నానోస్పియర్స్, బోలు నానోకేజ్‌లు మరియు కోర్-షెల్ నానోస్పియర్‌లతో సహా.

ఒక డైమెన్షనల్ నానోస్ట్రక్చర్స్రెండు కొలతలు త్రిమితీయ ప్రదేశంలో నానోమీటర్ స్కేల్‌కు పరిమితం చేయబడిన నిర్మాణాలను చూడండి. ఈ నిర్మాణం నానోవైర్లు (సాలిడ్ సెంటర్), నానోట్యూబ్స్ (బోలు సెంటర్), నానోబెల్ట్స్ లేదా నానోబెల్ట్స్ (ఇరుకైన దీర్ఘచతురస్రాకార క్రాస్-సెక్షన్) మరియు నానోప్రిజమ్స్ (ప్రిజం ఆకారపు క్రాస్-సెక్షన్) తో సహా అనేక రూపాలను కలిగి ఉంది. మెసోస్కోపిక్ ఫిజిక్స్ మరియు నానోస్కేల్ పరికర తయారీలో దాని ప్రత్యేకమైన అనువర్తనాల కారణంగా ఈ నిర్మాణం ఇంటెన్సివ్ పరిశోధన యొక్క కేంద్రంగా మారింది. ఉదాహరణకు, ఒక డైమెన్షనల్ నానోస్ట్రక్చర్లలోని క్యారియర్లు నిర్మాణం యొక్క ఒక దిశలో మాత్రమే ప్రచారం చేయగలవు (అనగా, నానోవైర్ లేదా నానోట్యూబ్ యొక్క రేఖాంశ దిశ), మరియు నానోఎలక్ట్రానిక్స్లో ఇంటర్‌కనెక్ట్స్ మరియు కీ పరికరాలుగా ఉపయోగించవచ్చు.

రెండు డైమెన్షనల్ నానోస్ట్రక్చర్స్, నానోస్కేల్ వద్ద ఒక కోణాన్ని మాత్రమే కలిగి ఉంది, సాధారణంగా నానోషీట్లు, నానోషీట్లు, నానోషీట్లు మరియు నానోస్పియర్స్ వంటి వాటి పొర విమానానికి లంబంగా ఉంటుంది, ఇటీవల వారి పెరుగుదల యంత్రాంగం యొక్క ప్రాథమిక అవగాహనకు మాత్రమే కాకుండా, తేలికపాటి ఉద్గారాలు, సెన్సార్లు, సోలార్ కణాలు మొదలైన వాటిలో వాటి సంభావ్య అనువర్తనాలను అన్వేషించడానికి కూడా ప్రత్యేక శ్రద్ధ వచ్చింది.

త్రిమితీయ నానోస్ట్రక్చర్స్సాధారణంగా సంక్లిష్టమైన నానోస్ట్రక్చర్స్ అని పిలుస్తారు, ఇవి సున్నా-డైమెన్షనల్, ఒక డైమెన్షనల్ మరియు రెండు డైమెన్షనల్ (సింగిల్ క్రిస్టల్ జంక్షన్ల ద్వారా అనుసంధానించబడిన నానోవైర్లు లేదా నానోరోడ్లు వంటివి), మరియు వాటి మొత్తం రేఖాగణిత కొలతలు నానోమీటర్ లేదా మైక్రోమీటర్ స్కేల్‌లో ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ప్రాథమిక నిర్మాణ యూనిట్ల సేకరణ ద్వారా ఏర్పడతాయి. యూనిట్ వాల్యూమ్‌కు అధిక ఉపరితల వైశాల్యంతో ఇటువంటి సంక్లిష్టమైన నానోస్ట్రక్చర్‌లు అనేక ప్రయోజనాలను అందిస్తాయి, సమర్థవంతమైన కాంతి శోషణ కోసం దీర్ఘ ఆప్టికల్ మార్గాలు, వేగవంతమైన ఇంటర్‌ఫేషియల్ ఛార్జ్ బదిలీ మరియు ట్యూనబుల్ ఛార్జ్ రవాణా సామర్థ్యాలు. ఈ ప్రయోజనాలు భవిష్యత్ శక్తి మార్పిడి మరియు నిల్వ అనువర్తనాలలో రూపకల్పనను ముందుకు తీసుకురావడానికి త్రిమితీయ నానోస్ట్రక్చర్లను అనుమతిస్తాయి. 0D నుండి 3D నిర్మాణాల వరకు, అనేక రకాల సూక్ష్మ పదార్ధాలు అధ్యయనం చేయబడ్డాయి మరియు క్రమంగా పరిశ్రమ మరియు రోజువారీ జీవితంలో ప్రవేశపెట్టబడ్డాయి.

సూక్ష్మనాచు

సున్నా-డైమెన్షనల్ పదార్థాలను వేడి కరిగే పద్ధతి, ఎలక్ట్రోకెమికల్ ఎచింగ్ పద్ధతి, లేజర్ పైరోలైసిస్ పద్ధతి మొదలైన వాటి ద్వారా సంశ్లేషణ చేయవచ్చు.Sic ఘననానోక్రిస్టల్స్ కొన్ని నానోమీటర్ల నుండి పదుల నానోమీటర్ల వరకు ఉంటాయి, కానీ సాధారణంగా మూర్తి 1 లో చూపిన విధంగా అవి నకిలీ-గోళాకారంగా ఉంటాయి.

మూర్తి 1 వేర్వేరు పద్ధతుల ద్వారా తయారుచేసిన β- సిక్ నానోక్రిస్టల్స్ యొక్క TEM చిత్రాలు

(ఎ) ద్రావణ సంశ్లేషణ [34]; (బి) ఎలక్ట్రోకెమికల్ ఎచింగ్ పద్ధతి [35]; (సి) థర్మల్ ప్రాసెసింగ్ [48]; (డి) లేజర్ పైరోలైసిస్ [49]

డాసోగ్ మరియు ఇతరులు. మూర్తి 2 లో చూపిన విధంగా SIO2, MG మరియు C పౌడర్‌ల మధ్య ఘన-స్థితి డబుల్ కుళ్ళిపోయే ప్రతిచర్య ద్వారా నియంత్రించదగిన పరిమాణం మరియు స్పష్టమైన నిర్మాణంతో సింథసైజ్డ్ గోళాకార β- SIC నానోక్రిస్టల్స్.

మూర్తి 2 వేర్వేరు వ్యాసాలతో గోళాకార SIC నానోక్రిస్టల్స్ యొక్క FESEM చిత్రాలు [55]

(ఎ) 51.3 ± 5.5 ఎన్ఎమ్; (బి) 92.8 ± 6.6 ఎన్ఎమ్; (సి) 278.3 ± 8.2 ఎన్ఎమ్

పెరుగుతున్న SIC నానోవైర్లకు ఆవిరి దశ పద్ధతి. SIC నానోవైర్లను రూపొందించడానికి గ్యాస్ దశ సంశ్లేషణ చాలా పరిణతి చెందిన పద్ధతి. ఒక సాధారణ ప్రక్రియలో, తుది ఉత్పత్తిని రూపొందించడానికి ప్రతిచర్యలుగా ఉపయోగించే ఆవిరి పదార్థాలు బాష్పీభవనం, రసాయన తగ్గింపు మరియు వాయు ప్రతిచర్య (అధిక ఉష్ణోగ్రత అవసరం) ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడతాయి. అధిక ఉష్ణోగ్రత అదనపు శక్తి వినియోగాన్ని పెంచుతున్నప్పటికీ, ఈ పద్ధతి ద్వారా పెరిగిన SIC నానోవైర్లు సాధారణంగా అధిక క్రిస్టల్ సమగ్రత, స్పష్టమైన నానోవైర్లు/నానోరోడ్లు, నానోప్రిజమ్స్, నానోనీడిల్స్, నానోట్యూబ్స్, నానోబెల్ట్స్, నానోబెల్ట్స్ మొదలైనవి మూర్తి 3 లో చూపిన విధంగా ఉంటాయి.

మూర్తి 3 ఒక డైమెన్షనల్ SIC నానోస్ట్రక్చర్ల యొక్క సాధారణ పదనిర్మాణాలు 

(ఎ) కార్బన్ ఫైబర్స్ పై నానోవైర్ శ్రేణులు; (బి) ని-సి బంతులపై అల్ట్రాలాంగ్ నానోవైర్లు; (సి) నానోవైర్లు; (డి) నానోప్రిజమ్స్; (ఇ) నానోబాంబూ; (ఎఫ్) నానోనీడిల్స్; (జి) నానోబోన్స్; (హెచ్) నానోచైన్స్; (i) నానోట్యూబ్‌లు

SIC నానోవైర్ల తయారీకి పరిష్కార పద్ధతి. SIC నానోవైర్లను సిద్ధం చేయడానికి పరిష్కార పద్ధతి ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది ప్రతిచర్య ఉష్ణోగ్రతను తగ్గిస్తుంది. సాపేక్షంగా తేలికపాటి ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఆకస్మిక రసాయన తగ్గింపు లేదా ఇతర ప్రతిచర్యల ద్వారా పరిష్కార దశ పూర్వగామిని స్ఫటికీకరించడం ఈ పద్ధతిలో ఉండవచ్చు. పరిష్కార పద్ధతి యొక్క ప్రతినిధులుగా, తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద SIC నానోవైర్లను పొందటానికి సాల్వోథర్మల్ సంశ్లేషణ మరియు హైడ్రోథర్మల్ సంశ్లేషణ సాధారణంగా ఉపయోగించబడ్డాయి.

రెండు-డైమెన్షనల్ నానోమెటీరియల్స్ సాల్వోథర్మల్ పద్ధతులు, పల్సెడ్ లేజర్స్, కార్బన్ థర్మల్ రిడక్షన్, మెకానికల్ ఎక్సోలియేషన్ మరియు మైక్రోవేవ్ ప్లాస్మా ద్వారా తయారు చేయబడతాయిసివిడి. హో మరియు ఇతరులు. మూర్తి 4 లో చూపిన విధంగా, నానోవైర్ పువ్వు ఆకారంలో 3D SIC నానోస్ట్రక్చర్‌ను గ్రహించారు. SEM చిత్రం పువ్వు లాంటి నిర్మాణం 1-2 μm వ్యాసం మరియు 3-5 μm పొడవును కలిగి ఉందని చూపిస్తుంది.

మూర్తి 4 త్రిమితీయ SIC నానోవైర్ ఫ్లవర్ యొక్క SEM చిత్రం

SIC సూక్ష్మ పదార్ధాల పనితీరు

SIC సూక్ష్మ పదార్ధాలు అద్భుతమైన పనితీరు కలిగిన అధునాతన సిరామిక్ పదార్థం, ఇది మంచి భౌతిక, రసాయన, విద్యుత్ మరియు ఇతర లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది.

✔ భౌతిక లక్షణాలు

అధిక కాఠిన్యం: నానో-సిలికాన్ కార్బైడ్ యొక్క మైక్రోహార్డ్నెస్ కొరండమ్ మరియు డైమండ్ మధ్య ఉంటుంది మరియు దాని యాంత్రిక బలం కొరండమ్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఇది అధిక దుస్తులు నిరోధకత మరియు మంచి స్వీయ సరళత కలిగి ఉంటుంది.

అధిక ఉష్ణ వాహకత: నానో-సిలికాన్ కార్బైడ్ అద్భుతమైన ఉష్ణ వాహకతను కలిగి ఉంది మరియు ఇది అద్భుతమైన ఉష్ణ వాహక పదార్థం.

తక్కువ ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం: ఇది నానో-సిలికాన్ కార్బైడ్ అధిక ఉష్ణోగ్రత పరిస్థితులలో స్థిరమైన పరిమాణం మరియు ఆకారాన్ని నిర్వహించడానికి అనుమతిస్తుంది.

అధిక నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం: సూక్ష్మ పదార్ధాల లక్షణాలలో ఒకటి, దాని ఉపరితల కార్యకలాపాలు మరియు ప్రతిచర్య పనితీరును మెరుగుపరచడానికి ఇది అనుకూలంగా ఉంటుంది.

✔ రసాయన లక్షణాలు

రసాయన స్థిరత్వం: నానో-సిలికాన్ కార్బైడ్ స్థిరమైన రసాయన లక్షణాలను కలిగి ఉంది మరియు వివిధ పరిసరాల క్రింద దాని పనితీరును మార్చదు.

యాంటీఆక్సిడేషన్: ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఆక్సీకరణను నిరోధించగలదు మరియు అద్భుతమైన అధిక ఉష్ణోగ్రత నిరోధకతను ప్రదర్శిస్తుంది.

✔విద్యుత్ లక్షణాలు

హై బ్యాండ్‌గ్యాప్: అధిక బ్యాండ్‌గ్యాప్ అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ, అధిక-శక్తి మరియు తక్కువ-శక్తి ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలను తయారు చేయడానికి అనువైన పదార్థంగా చేస్తుంది.

అధిక ఎలక్ట్రాన్ సంతృప్త మొబిలిటీ: ఇది ఎలక్ట్రాన్ల వేగవంతమైన ప్రసారానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది.

✔ఇతర లక్షణాలు

బలమైన రేడియేషన్ నిరోధకత: ఇది రేడియేషన్ వాతావరణంలో స్థిరమైన పనితీరును కొనసాగించగలదు.

మంచి యాంత్రిక లక్షణాలు: ఇది అధిక సాగే మాడ్యులస్ వంటి అద్భుతమైన యాంత్రిక లక్షణాలను కలిగి ఉంది.

సూక్ష్మ పదార్ధాల దరఖాస్తు

పలుచకుల పరికరాలు. అదే సమయంలో, ఇది సెమీకండక్టర్ పరికరాలను తయారు చేయడానికి అనువైన పదార్థాలలో ఒకటి.

ఆప్టికల్ అనువర్తనాలు.

యాంత్రిక భాగాలు.

నానోకంపొజిట్ పదార్థాలు. ఈ నానోకంపొజిట్ పదార్థం ఏరోస్పేస్, ఆటోమోటివ్ ఇండస్ట్రీ, ఎనర్జీ ఫీల్డ్ మొదలైన వాటిలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.

అధిక ఉష్ణోగ్రత పదార్థములు: నానోసిలికాన్ కార్బైడ్అద్భుతమైన అధిక ఉష్ణోగ్రత స్థిరత్వం మరియు తుప్పు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది మరియు తీవ్రమైన అధిక ఉష్ణోగ్రత పరిసరాలలో ఉపయోగించవచ్చు. అందువల్ల, ఇది ఏరోస్పేస్, పెట్రోకెమికల్, మెటలర్జీ మరియు తయారీ వంటి ఇతర రంగాలలో అధిక ఉష్ణోగ్రత నిర్మాణ పదార్థంగా ఉపయోగించబడుతుందిఅధిక ఉష్ణోగ్రత ఫర్నేసులు, కొలిమి గొట్టాలు, కొలిమి లైనింగ్‌లు, మొదలైనవి.

ఇతర అనువర్తనాలు: నానో సిలికాన్ కార్బైడ్ హైడ్రోజన్ నిల్వ, ఫోటోకాటాలిసిస్ మరియు సెన్సింగ్‌లో కూడా ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది విస్తృత అనువర్తన అవకాశాలను చూపుతుంది.