シリコンカービッドを,環境圧で結晶型ダイヤモンド構造の炭素に変換する
1Drexel University, Department of Materials Engineering, Philadelphia, Pennsylvania 19104, USA. gogotsi@drexel.edu
Nature
|May 18, 2001
まとめ
研究者らは,炭素をシリコン炭化水素から合成する新しい,費用対効果の高い方法を開発しました. この環境圧プロセスは,大規模生産のための有望な機械的性質を持つ高品質のナノ結晶ダイヤモンドを生成します.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- ナノテクノロジー ナノテクノロジー
- 化学工学は化学工学というものです.
背景:
- 現在の合成ダイヤモンド生産方法 (高圧,化学蒸気堆積,衝撃波) は,量とコストの制限に直面しています.
- 代替的なダイヤモンド成長技術は,しばしば非常に低い収量をもたらし,小量または薄膜に制限されています.
研究 の 目的:
- ダイヤモンド構造の炭素を合成するための新しい,スケーラブルで費用対効果の高い方法を開発する.
- シリコンカービッドの環境条件下でダイヤモンド構造の炭素への変換を調査する.
主な方法:
- シリコンカービッドは,塩素を含むガスで1000°C以下の温度と環境圧で処理された.
- 水素は,ダイヤモンド構造の炭素形成を安定させるために,ガス混合物に導入されました.
- 機械的性質を含む,その結果生じるナノおよびマイクロ結晶の炭素構造の特徴.
主要な成果:
- シリコンカーバイドからシリコンを抽出することで,ナノおよびマイクロ結晶のダイヤモンド構造の炭素 (立方体および六角形) を成功して合成しました.
- 平均結晶石の大きさは5〜10ナノメートルで安定した変換を達成しました.
- 硬度>50 GPa,ヤングのモジュール 800 GPaまでのナノ結晶コーティングを製造しました.
結論:
- 開発された方法は,結晶性ダイヤモンド構造の炭素を大規模に生産するための実行可能な経路を提供します.
- このプロセスは効率的で,線形反応動力学による完全なサンプル変換を可能にします.
- 合成されたダイヤモンド構造の炭素は,さまざまな用途に適した優れた機械的性質を示しています.
関連する概念動画
02:39Phase Diagrams
A phase diagram combines plots of pressure versus temperature for the liquid-gas, solid-liquid, and solid-gas phase-transition equilibria of a substance. These diagrams indicate the physical states that exist under specific conditions of pressure and temperature and also provide the pressure dependence of the phase-transition temperatures (melting points, sublimation points, boiling points). Regions or areas labeled solid, liquid, and gas represent single phases, while lines or curves represent...
02:18Network Covalent Solids
Network covalent solids contain a three-dimensional network of covalently bonded atoms as found in the crystal structures of nonmetals like diamond, graphite, silicon, and some covalent compounds, such as silicon dioxide (sand) and silicon carbide (carborundum, the abrasive on sandpaper). Many minerals have networks of covalent bonds.
To break or to melt a covalent network solid, covalent bonds must be broken. Because covalent bonds are relatively strong, covalent network solids are typically...
To break or to melt a covalent network solid, covalent bonds must be broken. Because covalent bonds are relatively strong, covalent network solids are typically...