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《Ceramics International》刊发我平台研究论文

发布者:高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心发布时间:2020-05-04浏览次数:121

 近日,《Ceramics International》刊发我平台李亚伟教授团队最新研究成果:Si液滴在含α-Si3N4涂层的石英基板表面的润湿与渗透:α-Si3N4涂层中氧含量的影响 “Wettability and infiltration of Si drop on silica substrate containing α-Si3N4 coating: Influence of oxygen content in α-Si3N4 coating”

 论文第一单位是武汉科技大学,第二单位是中国科学院理化技术研究所,第三单位是中国科学技术大学,第四单位是清华大学,第五单位是中国科学院过程工程研究所。我平台青年教师王庆虎为第一作者,中科院理化技术研究所的贺刚和李江涛研究员为通讯作者,其他共同作者包括邓书香、刘俊、李亚伟、潘丽萍、刘光华、李晓禹和李建强。

1 Si在含不同O含量涂层的基板表面的典型形貌:(a) T5-0.5O含量=1.36wt%);(b) T10-0.5O含量=2.66wt%);(c) T10-2O含量=2.78wt%

2 座滴测试后试样T5-0.5的截面显微结构:(a)全貌图;(b)液滴下;(c)液滴外

3 座滴测试后试样T10-0.5的截面显微结构:(a)全貌图;(b)液滴下;(c)液滴外

4 座滴测试后试样T10-2的截面显微结构:(a)液滴下;(b)液滴外

 图5 Si液滴在α-Si3N4毛细管中的渗透机理图:(a)涂层脱氧前;(b)涂层脱氧后

 论文简介:光伏级硅的熔炼通常在含α-Si3N4涂层的石英坩埚(SiO2)中开展。α-Si3N4涂层中,α-Si3N4颗粒常被SiO2氧化膜包覆,该氧化膜对Si熔体不润湿,发挥抑制Si渗透的作用。本工作研究了涂层中的氧含量对于Si/α-Si3N4/SiO2三元体系润湿和渗透的影响。涂层中,α-Si3N4颗粒表面的SiO2氧化膜,可通过在空气中预氧化实现;O含量可通过调节预氧化温度和保温时间控制。本工作采用座滴法,实时记录了高温Si液滴在含不同O含量涂层表面的动态润湿行为。同时,借助显微分析方法,表征了液滴渗透行为,包括液滴下方的渗透和液滴外的渗透(涂层水平方向的渗透和涂层下方的渗透)。最后,分析了润湿行为的转变(不润湿→润湿),并借助分析模型揭示了涂层中O抑制Si液滴渗透的机理。

 该项研究得到了中国国家关键研发计划(No.2017YFB0310303)、国家自然科学基金委面上基金(No. 51572268517022405170233151674232)、国家自然科学基金-河南联合基金(U1904217)、中央引导地方(湖北省)科学技术发展专项(No. 2019ZYYD003 2019ZYYD076)的支持。


附:论文链接 https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.02.036

附:全文 Wettability and infiltration of Si drop on silica substrate containing α-Si3Ncoating Influence of oxygen content in α-Si3N4 coating.pdf