本發明專利技術公開了一種具有高柔韌性的多孔SiC納米線薄膜及其制備方法，SiC納米線呈核殼結構，其包括內層的SiC芯層以及包覆在SiC芯層外的SiO2層；其多孔SiC納米線薄膜由若干SiC納米線在同一平面內上下交錯纏繞并相互無序搭接，且在相互搭接處由SiO2層相互熔合而成。本發明專利技術中的多孔SiC納米線薄膜由SiC納米線相互無序搭接而成，具有非常高的強度和柔韌性；該SiC納米線薄膜無分層，SiC納米線在同一平面內上下交錯纏繞，在相互搭接處由SiO2層相互熔合而成，無明顯界面。本發明專利技術中的超聲分散和真空抽濾成膜技術能有效保障SiC納米線均勻分布，解決連接層納米線分布不均勻的問題。決連接層納米線分布不均勻的問題。決連接層納米線分布不均勻的問題。
【技術實現步驟摘要】
一種具有高柔韌性的多孔SiC納米線薄膜及其制備方法
[0001]本專利技術涉及SiC納米線薄膜制備
，更具體地說，本專利技術涉及一種具有高柔韌性的多孔SiC納米線薄膜及其制備方法。
技術介紹
[0002]SiC材料具有優異的抗熱震性能、抗氧化、熱傳導率高、熱穩定性好、耐化學腐蝕好等優異物理化學性能。SiC納米線是由SiC晶體組成的一維納米材料，除了具有SiC晶體具有的穩定的物理化學性能外，在光、電、磁和機械等方面的性能都優于SiC塊體材料。
[0003]利用SiC納米線結構進行納米組裝制備薄膜材料已經成為材料科學領域中最重要的部分之一。通過SiC納米線與其環境直接或間接相互作用，實現SiC納米線自發的變化功能性特定系統。對于這些系統的研究，能夠為開發其在光、電、磁等應用方面提供很多思路。同時，SiC納米線薄膜的組裝過程也與熱力學平衡保持著直接或者間接的關系。SiC納米線薄膜具備了光、電、磁以及催化性能，這不僅僅是因為表面積
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體積比的明顯增加，也是由于交叉線的排列引發的集體納米尺寸性質的出現。為了可以在宏觀尺度上把這些SiC納米線作為基本單元進行集成，就需要創造合適的方法對其進行納米技術加工，這些技術同時也彌補了納米合成工藝中的諸多不同方法。利用一維SiC納米材料的優異性能和獨特結構，制備SiC納米線薄膜，其在太陽能電池、水處理、重金屬離子吸附、空氣凈化和超級電容器等領域的應用將是今后納米線薄膜研究的熱點所在。傳統納米線薄膜中一般都是通過納米線相互搭接或纏繞而成，其力學性能較差，一部分通過加入粘結劑樹脂將納米線進行固定，以提高強度，但是其限制了其在高溫下的使用，同時顯著降低了薄膜的孔隙率和透氣性。因此，本領域技術人員亟需提供一種具有高柔韌性的多孔SiC納米線薄膜及其制備方法。
技術實現思路
[0004]為了克服現有SiC納米線薄膜實用性差的缺陷，本專利技術提供一種具有高柔韌性的多孔SiC納米線薄膜及其制備方法，采用該制備方法制備的多孔SiC納米線薄膜具有高強度及柔韌性，無明顯界面且分布均勻，純度高且實用性好。
[0005]為實現上述目的，本專利技術提供一種具有高柔韌性的多孔SiC納米線薄膜，所述SiC納米線呈核殼結構，其包括內層的SiC芯層以及包覆在SiC芯層外的SiO2層；所述多孔SiC納米線薄膜由若干SiC納米線在同一平面內上下交錯纏繞并相互無序搭接，且在相互搭接處由所述SiO2層相互熔合而成。
[0006]優選的，所述SiC納米線的結構為長條狀、串珠狀、鋸齒狀、螺旋狀中的一種或多種。
[0007]優選的，所述的SiC納米線的直徑為50
?
500nm，長度為0.01
?
10mm；所述SiO2層的厚度為1
?
100nm。
[0008]優選的，所述多孔SiC納米線薄膜的厚度為0.1
?
3mm，孔隙率為80%
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99%。
[0009]本專利技術還提供一種具有高柔韌性的多孔SiC納米線薄膜的制備方法，包括以下步
驟：步驟S01、采用碳熱還原工藝制備預設量的SiC納米線；步驟S02、將步驟S01中制備的SiC納米線進行超聲清洗并干燥；步驟S03、將步驟S02中干燥后的SiC納米線放入加熱設備中進行加熱并氧化處理；步驟S04、將步驟S03氧化處理后的SiC納米線置于去離子水中進行超聲分散，形成均勻分散的混合溶液后，倒入成膜設備中進行真空抽濾，形成SiC納米線薄膜；步驟S05、將步驟S04中制備的SiC納米線薄膜剝離，待SiC納米線薄膜干燥后，置于上下兩塊已拋光的石墨模具中間進行固定；接著將模具整體放入熱壓爐中進行高溫熱壓成型，隨后降溫至預設溫度時開始泄壓；步驟S06、熱壓爐降至室溫后取出產物，得到具有高柔韌性的多孔SiC納米線薄膜。
[0010]優選的，所述步驟S01中，采用碳熱還原工藝制備SiC納米線，具體包括以下步驟：步驟S011、稱取Si粉5g，稱取SiO2粉5g，稱取活性炭顆粒10g；將稱取好的粉料放入球磨罐中球磨24h，得到30
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50目的混合粉料；步驟S012、取氧化鋁方舟，將步驟S011中制備的混合粉料平鋪在所述方舟的底部，然后切割一塊石墨片覆蓋在所述方舟的頂部，作為SiC納米線的生長基底；步驟S013、將氧化鋁方舟置入管式爐中，將管式爐抽真空至－0.09～－0.10MPa，然后通入氬氣使爐內氣壓至常壓，循環洗氣3次后，打開尾氣閥，持續通入100scmm氬氣，常壓下以5℃/min的速率將管式爐升溫至1400℃并保溫2h，然后以2℃/min的速率降溫至500℃；步驟S014、待管式爐降溫至室溫后，取出石墨片，石墨片底部覆蓋一層淡綠色或白色毛絨狀產物，收集制備產物，得到所述SiC納米線。
[0011]優選的，所述步驟S03中加熱設備為馬弗爐，升溫至500
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1000℃，氧化處理2
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10h。
[0012]優選的，所述步驟S05中，將SiC納米線薄膜置于上下兩塊已拋光的石墨模具中間，固定后將模具整體放入熱壓爐中進行高溫熱壓成型，爐內通入氬氣氣氛，當溫度升高至400℃后開始施加壓力，壓力為1
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30MPa，當溫度升高至1400
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1800℃后，恒溫1
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10h，隨后逐漸降溫至800℃時，開始泄壓。
[0013]優選的，所述步驟S02中，所述SiC納米線采用無水乙醇進行超聲清洗。
[0014]優選的，所述步驟S04中，所述SiC納米線和去離子水的重量比為1:2.5。
[0015]本專利技術的技術效果和優點：1、本專利技術中的多孔SiC納米線薄膜由SiC納米線相互無序搭接而成，具有非常高的強度和柔韌性；該SiC納米線薄膜無分層，SiC納米線在同一平面內上下交錯纏繞，在相互搭接處由SiO2層相互熔合而成，無明顯界面，顯著提高薄膜的拉伸強度；2、本專利技術中多孔SiC納米線薄膜的制備方法化中將處理后的SiC納米線置于去離子水中進行超聲分散，形成均勻分散的混合溶液后，倒入成膜設備中進行真空抽濾，超聲分散和真空抽濾成膜技術能有效保障SiC納米線均勻分布，解決連接層納米線分布不均勻問題；3、本專利技術中將模具整體放入熱壓爐中進行高溫熱壓成型，實現對SiC納米線連接層增強的效果，有效提高異形面連接的連接強度，使碳化硅納米線適應性更強。
附圖說明
[0016]圖1為本專利技術實施例1中制備的多孔SiC納米線薄膜的照片；圖2為本專利技術實施例2中制備的多孔SiC納米線薄膜的照片；圖3為本專利技術中具有高柔韌性的多孔SiC納米線薄膜卷曲后的照片；圖4為實施例1中制備的多孔SiC納米線薄膜的物相分析XRD圖譜；圖5為實施例2中制備的多孔SiC納米線薄膜的物相分析XRD圖譜；圖6為實施例1中制備的多孔SiC納米線薄膜的低倍掃描形貌圖譜；圖7為實施例2中制備的多孔SiC納米線薄膜的低倍掃描形貌圖譜；圖8為實施例1中制備的多孔SiC納米線薄膜的高倍掃描形貌圖譜；圖9為實施例2本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種具有高柔韌性的多孔SiC納米線薄膜，所述SiC納米線呈核殼結構，其包括內層的SiC芯層以及包覆在SiC芯層外的SiO2層；其特征在于，所述多孔SiC納米線薄膜由若干SiC納米線在同一平面內上下交錯纏繞并相互無序搭接，且在相互搭接處由所述SiO2層相互熔合而成。2.根據權利要求1所述的具有高柔韌性的多孔SiC納米線薄膜，其特征在于，所述SiC納米線的結構為長條狀、串珠狀、鋸齒狀、螺旋狀中的一種或多種。3.根據權利要求2所述的具有高柔韌性的多孔SiC納米線薄膜，其特征在于，所述的SiC納米線的直徑為50
?
500nm，長度為0.01
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10mm；所述SiO2層的厚度為1
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100nm。4.根據權利要求1所述的具有高柔韌性的多孔SiC納米線薄膜，其特征在于，所述多孔SiC納米線薄膜的厚度為0.1
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3mm，孔隙率為80%
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99%。5.一種采用如權利要求1
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4任一所述的具有高柔韌性的多孔SiC納米線薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟S01、采用碳熱還原工藝制備預設量的SiC納米線；步驟S02、將步驟S01中制備的SiC納米線進行超聲清洗并干燥；步驟S03、將步驟S02中干燥后的SiC納米線放入加熱設備中進行加熱并氧化處理；步驟S04、將步驟S03氧化處理后的SiC納米線置于去離子水中進行超聲分散，形成均勻分散的混合溶液后，倒入成膜設備中進行真空抽濾，形成SiC納米線薄膜；步驟S05、將步驟S04中制備的SiC納米線薄膜剝離，待SiC納米線薄膜干燥后，置于上下兩塊已拋光的石墨模具中間進行固定；接著將模具整體放入熱壓爐中進行高溫熱壓成型，隨后降溫至預設溫度時開始泄壓；步驟S06、熱壓爐降至室溫后取出產物，得到具有高柔韌性的多孔SiC納米線薄膜。6.根據權利要求5所述的具有高柔韌性的多孔SiC納米線薄膜制備方法，其特征在于，所述步驟S01中，采用...
【專利技術屬性】
技術研發人員：汪洋，竇強，楊建，李權，
申請(專利權)人：南京工業大學，
類型：發明
國別省市：
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