سنتز ويسكرهاي كاربيد سيليسيم نانو ساختار با مكانيزم بخار- مايع- جامد(VLS)

Synthesis of nanostructure silicon carbide whiskers by VLS mechanism

چكيده در اين پژوهش از روش احياي كربوترمي و مكانيزم بخار- مايع- جامد(VLS) جهت توليد ويسكرهاي كاربيد سيليسيمSiC) )، با استفاده از قير قطران و سيليس ضايعاتي، به عنوان مواد اوليه ارزان قيمت و پودر فروسيليسيم به عنوان كاتاليزور استفاده شد. مخلوط هايي از مواد اوليه تهيه گرديد و در دماي 1300 و 1400 درجه سانتي گراد، در كوره لوله اي با اتمسفر آرگون قرار داده شد. نتايج پراش پرتو ايكس (XRD)، تشكيل فاز كاربيد سيليسيم را در محصولات تاييد نمود. با بررسي مورفولوژي محصول به وسيله ميكروسكوپ الكتروني روبشي ((SEM، مشخص گرديد كه در حضور فروسيليسيم به عنوان كاتاليزور، در دماي 1400 درجه سانتي گراد، ويسكرهاي كاربيد سيليسيم شكل گرفته اند و اندازه بلورك اين الياف، كمتر از 50 نانومتر مي-باشد. هم چنين اثر فعال سازي مكانيكي بر روي اندازه بلورك SiC توليدي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج XRD نشان داد كه در نمونه هاي آسياب كاري شده، از شدت پيك هاي كاربيد سيليسيم كاسته شده و به پهناي آن ها افزوده شده است و 10- 5 نانومتر كاهش در اندازه بلورك ها مشاهده مي شود كه نشانگر جوانه زني بيشتر يا رشد سريع تر ويسكرهاي SiC مي باشد.

ABSTRACT In this research by carbothermal reduction process and VLS mechanism, silicon carbide whiskers were produced. Pitch and silica by product of a manufacturer (as an inexpensive material) and ferrosilicon (as catalyst) were used as starting materials. Primary mixtures were synthesized at 1300°C and 1400°C in tube furnace under the argon atmosphere. The products were characterized by x-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The XRD patterns indicated the presence of SiC in the reaction products. The SEM analysis showed that SiC whiskers have been obtained. The SiC crystallite sizes were less than 50 nm. In the next step, primary mixtures were milled in a planetary ball mill at 5hr milling time. The activated powders were synthesized at 1400°C. The XRD patterns showed that by milling the starting materials, the peaks width was increased while their intensity decrease and it showed a reduction of about 5-10 nm in crystallite size, which shows more nucleation or faster growth of SiC whiskers.