中国粉体网讯  氮化硅具有高强度，耐高温，抗氧化性，带隙宽等诸多优良性能，吸引了众多研究人员的关注。与其他纳米材料相比，氮化硅纤维因其独特的微观形貌而具有优异的物理和化学性质。被广泛用作宽带隙半导体材料。此外，氮化硅纤维已经成为常温和高温下纳米器件的有效替代材料。近年来，氮化硅纤维由于其特有的性质被许多人研究。

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制备方法

1、热蒸发法

利用简单的蒸发加热材料中的催化剂形成液态，液相会在加热过程中吸收周围的原材料气体，当达过饱和时会有相应的晶体析出生长成纳米线。有研究者使用SiO₂、石墨及催化剂，加热到1200-1400°Ｃ分别制备了β-Si₃N₄和α-Si₃N₄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；相反β相晶须结构表面较光滑，晶体结晶较为完善几乎看不到缺陷。

2、化学气相沉积（CVD）

利用高温加热材料使其生成另外的物质，后沉积在衬底上的过程。Huang等以Si粉为原料，将石墨在Ni（NO₃)₂溶液中浸泡后作为基底，在N₂条件下加热到1450°Ｃ处理3h，降到室温后便可在基板上得到大量的Si₃N₄纳米带；而没有催化剂的基板上得到的Si₃N₄纳米线结构。还有研究者利用活性炭和SiO粉末为原料，在1300°Ｃ条件下制得了直径在100－300nｍ之间，长度可达到数百微米的Si₃N₄纳米线。

3、热处理干凝胶法

这种方法主要以先制备出SiO₂的干凝胶作为基体，向其中加入金属类（Fe等）催化剂，用N₂作为保护气体时可以制备出Si₃N₄纳米线。有研究者使用金属类纳米颗粒（GaN、Ga、Fe等）作为催化剂在Si衬底上，NH₃条件下来直接氮化制备得到Si₃N₄纳米线，这个过程中NH₃及Si衬底提供了氮源和硅源。因为金属类纳米颗粒的加入，在高温下容易发生熔融变成液相，使得Si₃N₄晶型的形成变得更容易。

4、模板法

这是一种使用规则纳米线、纳米孔、纳米管等规则结构作为模板，使用填充、覆盖或替代反应的方式得到相应的意向一维纳米材料的方法，这种方法是在特定的模板中沉积各种阵列纳米结构的方法。有研究者利用规则的碳纳米管作为限制模板，制备出Si₃N₄纳米线结构。

5、前驱体转化法

目前，成熟的氮化硅纤维的制备方法是前驱体转化法，即先制备出聚硅氮烷、全氢聚硅氮烷、聚硅碳烷等前驱体，然后将前驱体熔融纺丝后经高温氮化即可获得连续氮化硅纤维。但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。

应用

1、半导体纳米器件

氮化硅纤维因为其形貌的特殊性，使其具有和其他半导体材料不同的性质，比如熔点比较低、热导率相对较低等等，这些优越的性质在半导体纳米器件以及复合材料等领域具有较好的应用。

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，而且还具有较低的热导率，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和应用领域，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。

此外，随着氮化硅纤维的新的研究不断地开展，其很多优越的性能被发现，如有研究者根据氮化物的纳米线的形成，实现了在较宽频率下的纳米线发射激光的研究。

参考来源：

[1]陈洋.碳化硅和氮化硅纳米纤维的制备及其性能研究

[2]崔杰.碳热还原氮化法制备氮化硅纤维及其在多孔陶瓷中的应用研究

[3]杜鹏辉等.Si3N4粉加入量对直接氮化制备氮化硅纤维材料显微结构和性能的影响

（中国粉体网编辑整理/山川）

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