引言：碳化硅纳米线（SiC NWs）凭借大比表面积、优良热导电性、高硬度及耐高温抗氧化等优异性能^[1,2,3]，广泛应用于储能、场发射、纳米复合材料等多领域^[4]。然而，当前主流制备技术如模板法、聚合物前驱体热解和化学气相沉积^[5]，都有着制备步骤复杂、成本高、能耗高等限制^[6]。近年来，闪蒸焦耳热技术因其在超快加热速率和极短反应时间内使材料致密化的能力而备受关注。其核心机制涉及焦耳加热和电场的协同效应，触发材料内的非平衡反应，从而显著降低合成温度和能耗^[7]。受该新技术的启发，已有研究人员开始探索闪烧原理在纳米材料快速合成中的应用。不过，SiC纳米纤线具有强共价键和高成核势垒，其通过闪蒸焦耳加热可控SiC纳米纤线的探索仍处于空白状态。

近日，浙江理工大学先进陶瓷材料与纤维研究院陈建军教授带领的团队在《Materials Letters》期刊发布了题为“Flash joule heating enables rapid synthesis of silicon carbide nanowires”（闪蒸焦耳热可实现碳化硅纳米线的快速合成）的最新研究成果。该团队通过快速焦耳热技术成功实现了硅碳化物纳米线的超快速合成，将反应时间从小时缩短到秒，同时显著降低了能耗。这一成果为硅碳化物纳米线的合成提供了一种高效节能的新途径，有望推动其在众多领域的广泛应用。

超快速合成显著缩短制备周期

传统碳化硅纳米线制备技术，如化学气相沉积（CVD）往往需要数小时的反应时间来完成合成过程。而本次研究运用闪蒸焦耳热技术，实现了在极短时间内超快合成β - SiC纳米线。在实验操作中，当启动闪焦耳加热装置后，反应体系能在短短30秒内迅速升温至1550±15℃，并保持5 - 10分钟即可完成SiC纳米线的合成。这一创新使得制备β - SiC纳米线的时间相较于传统方法大幅缩减，极大地提高了生产效率，为大规模工业化生产提供了可能。

精准调控产物实现直径均匀的纳米线合成

通过瞬态高温场的作用，该技术对反应动力学产生了显著影响，能够直接形成直径均匀（50 - 90 nm）的SiC纳米线。在闪蒸焦耳加热所营造的瞬态高温环境下，原子的活性被充分激发，硅原子与碳原子之间的反应能够在相对均一的能量条件下进行。利用扫描电子显微镜（SEM）对合成的SiC纳米线进行观察，结果显示，SiC纳米线直径均匀分布在50 - 90 nm之间。这种精准调控产物形貌的能力，使得制备出的SiC纳米线在性能上具有更高的一致性和稳定性，对于其在高性能材料、电子器件等对材料性能一致性要求极高的领域应用，具有重要意义。

图3：(a)样品1的拉曼光谱图，(b-e)样品1的X射线光电子能谱图，(f)样品的介电稳定性和磁导率

高效节能开辟绿色合成新路径

与传统的碳化硅纳米线合成方法相比，闪蒸焦耳热工艺在能耗方面展现出巨大优势，为碳化硅纳米线的合成提供了一条高效节能的新途径。传统CVD方法不仅需要在高温环境下长时间维持反应，而且设备运行过程中能耗巨大。而闪焦耳加热技术由于反应时间从传统方法的数小时锐减至数秒，在整个制备过程中所消耗的能量也显著降低。论文中提到，该技术显著降低了能耗，为SiC纳米线的合成提供了一种高效节能的新途径，有望推动其在能源存储、场发射、纳米复合材料等众多领域的广泛应用，具有重要的科学意义和实际应用价值。

综上所述，该研究引入闪蒸焦耳热（FJH）技术，以解决传统合成方法中高能耗和长反应时间的挑战。该技术通过闪蒸焦耳热可在短时间内超快合成 β-SiC 纳米线。实验结果表明，瞬态高温场显著加速了反应动力学，直接形成直径均匀（50-90 nm）的 SiC 纳米线。与传统方法相比，该工艺显著降低了能耗，为碳化硅纳米线的合成提供了一条高效节能的新途径。值得一提的是，随着闪蒸焦耳热技术研究的愈发流行，国内也开始涌现越来越多的专业的闪蒸焦耳热设备，如佛山微迈自主研发的闪焦耳热设备FJH-001,就可以在1秒内最高加热到3000℃，可以快速加热各种粉末、薄膜、块体，温度精准可调、能耗低、不需溶剂或者反应气体。

文献来源：https://doi.org/10.1016/j.matlet.2025.138990

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