《纳米技术》发表山西煤化所碳化硅纳米线研究新进展

近日，中科院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室郭向云课题组与美国加州大学洛杉矶分校杜教授经宁的科研小组合作发表在Nanotechnology(《纳米技术》)上的论文被英国物理学会Nanotechweb.org选为亮点文章(highlight article)予以介绍。

    众所周知，颗粒或纤维添加到基体材料中可显著改善材料性能。这种材料被称为颗粒或纤维增强复合材料。最为人熟悉的例子就是钢筋混凝土，添加了钢筋或钢丝网的水泥。钢筋的添加使固化后水泥具有更高的拉伸、压缩以及剪切强度。在混凝土中，钢筋和水泥之间的结合力非常重要。为提高这种结合力，人们经常把钢筋做成螺纹状的，即螺纹钢。在纳米复合材料中，纳米管和纳米线常用来提高材料的性能。碳化硅纳米线是一种高强度增强体，但由于表面光滑与基体结合力较弱，在使用过程中容易被拔出，影响效果。因此，制备出表面具有螺纹状特征的碳化硅纳米线非常重要。

    在国家自然科学基金的支持下，郭向云组通过在溶胶-凝胶过程中采用不同碳前驱体和催化剂，制备出了具有周期性孪晶结构的碳化硅纳米线。这种纳米线具有类似螺纹的形貌特征，直径50-300纳米，长度可达几十到上百微米。这种锯齿形表面特征是由于纳米线中的周期性孪晶造成的。通过与加州大学杜教授合作，他们共同研究了这种纳米线的微观结构特征，并提出一种理论模型可较好解释这种纳米结构的形成。他们的工作表明，这种纳米线具有与常规碳化硅纳米线不同的光发射特征和化学稳定性。

    此前在国家基金支持下郭向云课题组曾研究出另一种新颖碳化硅纳米线——珠状碳化硅纳米链。该文在Nanotechnology出版后曾被Nano Alerts专题介绍。在该文中，课题组已经证明珠状纳米链可以显著提高复合材料的力学性能，因此这种新型的孪晶纳米线有望在纳米复合材料中得到重要应用。