埃尔派知识课堂：氮化硅纤维的制备方法和应用领域有哪些

氮化硅与其他纳米材料相比具有高强度、耐高温、抗氧化、带隙宽等诸多优良性能，因独特的微观形貌而具有优异的物理和化学性质，因此被广泛用作宽带隙半导体材料，并已成为常温和高温下纳米器件的替代材料。

制备方法

1、模板法

该方法以规则的纳米线、纳米孔、纳米管等规则结构为模板，通过填充、覆盖或替代反应等方式在模板中沉积各种阵列纳米结构，从而得到相应的一维纳米材料。有研究者利用规则的碳纳米管作为限制模板，制备出了氮化硅纳米线结构。

2、热蒸发法

蒸发加热材料中的催化剂以形成液态，液相在加热过程中吸收周围的原材料气体，当达到过饱和状态时会有相应的晶体析出生长成为纳米线。有研究者将二氧化硅、石墨和催化剂加热到1200-1400°Ｃ时分别制备出了β-氮化硅和α-氮化硅晶须。α相晶须结构表面粗糙，晶体内部含有大量的缺陷结构，而β相晶须结构表面较光滑，晶体结晶较为完善。

3、前驱体转化法

前驱体转化法是较为成熟的制备氮化硅纤维的方法，其先制备出聚硅氮烷、聚硅碳烷、全氢聚硅氮烷等前驱体，再将前驱体熔融纺丝后经高温氮化获得连续的氮化硅纤维。该方法制备的氮化硅纤维成本较高，限制了其在工业领域的应用。

4、化学气相沉积

化学气相沉积是用高温加热材料使其生成另外的物质，然后沉积在衬底上。有研究者以硅粉为原料，将石墨在硝酸镍溶液中浸泡后作为基底，在氮气条件下加热到1450°Ｃ处理3小时，降到室温后可在基板上得到大量的氮化硅纳米带，在没有催化剂的基板上可以得到氮化硅纳米线结构。

5、热处理干凝胶法

热处理干凝胶法先制备出二氧化硅的干凝胶作为基体，向其中加入金属类催化剂，用氮气作为保护气体时可制备出氮化硅纳米线。有研究者使用金属类纳米颗粒作催化剂，在硅衬底上和氨气条件下直接氮化制备得到氮化硅纳米线。因为金属类纳米颗粒的加入，高温下容易发生熔融变成液相，从而更容易形成氮化硅晶型。

应用领域

1、半导体纳米器件

氮化硅纤维因形貌的特殊性具有和其他半导体材料不同的性质，如熔点较低、热导率较低等，这些优越的性质使其在半导体纳米器件以及复合材料等领域都有较好的应用。

2、保温隔热领材料

氮化硅纤维材料兼具氮化硅陶瓷和纤维材料的特点，不仅具有优良的抗侵蚀性、抗热震性和透波性，且具有较低的热导率，在铝电解槽、微波烧结炉等某些特殊装备的保温隔热领域有着广泛的应用前景。

3、高性能陶瓷基复合材料

氮化硅纤维具有类似于碳化硅纤维的力学性能，耐化学腐蚀和耐高温性能好，是高性能陶瓷基复合材料的增强纤维之一。该材料是未来航天航空、汽车发动机等耐高温部件最有希望的候选材料，有着广泛的应用前景。

随着氮化硅纤维研究的不断开展，越来越多的优越性能被发现，有研究者根据氮化物纳米线的形成原理，完成了在较宽频率下的纳米线发射激光的研究。