通过SiC纳米线原位生长增韧C/C复合材料抗氧化涂层的合成机制与性能研究

本文系统阐述了通过常压化学气相沉积（APCVD）在碳/碳（C/C）复合材料表面原位生长碳化硅纳米线（SiCNWs）三维支架的创新方法。研究发现该纳米线遵循独特的蒸气-液相-固态（VLS）混合生长机制，形成的功能梯度涂层通过裂纹偏转、桥接等增韧机制显著缓解热失配应力。在1773K高温氧化实验中，SiCNWs增韧的SiC涂层质量损失率（0.75%）较传统CVD-SiC涂层降低2.45倍，为极端环境防护涂层设计提供了重要的纳米尺度构效关系见解。

亮点

本研究通过两步化学气相沉积（CVD）工艺在C/C复合材料上成功原位制备了SiCNWs-SiC涂层，主要结论如下：

[1] 可控合成与生长机制：常压化学气相沉积（APCVD）实现了直形单晶β-SiC纳米线密集体网络的原位生长。生长动力学研究揭示了一个复杂的多阶段机制：该过程以经典的尖端生长VLS模式启动，随后因镍催化剂的动态消耗和重新分布转变为基部生长模式，最终演变为混合VLS-VS机制，这正是观察到的纳米线直径均匀性的成因。

结论

本研究通过两步CVD工艺在C/C复合材料上成功原位制备了SiCNWs-SiC涂层，主要结论可归纳如下：

[1] 可控合成与生长机制：APCVD工艺实现了直形单晶β-SiC纳米线密集体网络的原位生长。详细的生长动力学研究揭示了一个复杂的多阶段机制：该过程以经典的尖端生长VLS模式启动，随后因镍催化剂的动态消耗和重新分布转变为基部生长模式，最终演变为混合VLS-VS机制，这正是观察到的纳米线直径均匀性的成因。