碳化硅（SiC），又稱碳硅石。在C、N、B等非氧化物的高技術耐火原料中，碳化硅是應用最廣泛、最經濟的一種，可以稱其為金鋼砂或耐火砂。碳化硅在大自然也存在罕見的礦物——莫桑石。碳化硅至少有70種結晶型態，α-碳化硅是最常見的一種同質異構體，在2000℃以上的溫度下形成，屬于六角晶系結構。碳化硅有黑碳化硅和綠碳化硅兩類常用品種，都屬于α-SiC。碳化硅的化學性能穩定、其導熱系數可達到90W/mK，導熱系數高，熱膨脹系數小、耐磨性能好，是一種優秀的非金屬粉體。但它也有明顯的缺點：合成過程中產生的碳及石墨難以去除，導致產品純度較低；電導率高，不適合電子用膠；密度大，在有機硅類膠中易沉淀分層，影響產品應用。

圖1 (a)碳化硅粉體和(b)碳化硅的晶格結構

一、超細碳化硅粉體的制備方法

超細碳化硅粉體性能優于傳統的碳化硅粉體，能夠達到高新技術領域的嚴格要求，具有更為廣泛的用途。近年來，在高新技術領域發展起來的超細碳化硅粉體制備的方法，主要歸為三種：固相法、液相法和氣相法。

固相法主要包括以下幾種：碳熱還原法、Si與C直接反應法（包括高溫自蔓延合成法和機械合金化法）。

液相法主要包括以下幾種：溶膠—凝膠法、聚合物熱分解法和溶劑熱法。

氣相法主要包括以下幾種：化學氣相沉積法（CVD）、等離子體法、激光誘導氣相法。

在本文中，主要給大家介紹一下溶劑熱法制備超細碳化硅粉體的一些基本知識。

經過近幾十年的發展，在溫和條件下制備碳化硅材料的有效手段之一溶劑熱法已經越來越成熟。溶劑熱法就是：在特制的反應釜中，反應體系被局限在一個密閉的有限空間內，通過外界加熱、自身反應的放熱及反應釜中產生的高壓，使得體系有利于產物形核生長，從而在溫和條件下使得所需產物結晶。

下面我們來簡單了解一下利用溶劑熱法制備納米碳化硅的過程：

圖2 溶劑熱法制備納米碳化硅的流程

反應過程中發生的化學反應為：

溶劑熱法節約成本，一步操作，簡單易上手，較易實現大規模生產。而且，利用溶劑熱法制備的產物形貌均勻，而且反應相對徹底，產率較高。我們可以通過調節反應物的濃度、酸堿度、溫度等參數對產物的形貌和粒度進行控制，容易制備出符合我們需求的產物。

二、超細碳化硅粉體的應用

隨著超細碳化硅粉體制備技術的愈發成熟，超細碳化硅粉體的應用范圍也越來越廣泛。

1.磨料

由于碳化硅具有很高的硬度、化學穩定性和良好的韌性，其硬度僅次于金剛石，所以是一種應用廣泛的磨料，常用來制造砂輪、涂附磨具等，也可以直接用來自由研磨，主要用來研磨玻璃、陶瓷等非金屬材料。碳化硅具有較強的耐磨性能，是制備耐磨管道、葉輪等的理想材料，其使用壽命是鑄鐵、橡膠等材料的5~20倍，也是用來制作飛行跑道的理想材料之一。超細碳化硅粉體的應用，使得相應的產品性能也得到了較大的提升。

2.特種陶瓷

超細碳化硅粉體的制備越來越方便，使得碳化硅特種陶瓷的發展也更加迅速。碳化硅特種陶瓷的耐磨性、耐高溫性和耐腐蝕性等性能比較突出，它被廣泛應用在宇航、機械、化工等工業領域。

3.耐火材料和耐腐蝕材料

由于碳化硅具有耐高溫，強度大，導熱性能良好，抗沖擊等性能，可以將其加工成耐火材料，用作高溫間接加熱材料，應用在冶金耐高溫材料中。如熱電偶保護管等。目前，我國生產的碳化硅耐火材料主要包括磨具、陶瓷制品燒成窯爐中用的棚板及碳化硅磚等。

4.電工用途

碳化硅主要是被當做加熱元件、電阻、二極管、晶體管和熱敏器件應用在在電工方面。碳化硅加熱元件常見的是硅碳棒，它適用于制作成工作溫度在1100~1600℃的各種電爐。

作者：劉洋

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