作为一种传统的结构材料，SiC因为具有高强度、高硬度、高弹性模量和良好的化学稳定性等优点，被广泛应用于磨具磨料、耐火材料、冶金、高温结构陶瓷等领域。当前，已有许多研究团队采用微波烧结法制备了SiC粉体，但文献中所报道使用的原材料都是通过商业途径获得，并且微波烧结合成SiC晶体的生长机理也尚不明确。在本报告中，以工业煤作为碳源，SiO₂为硅源，采用微波加热法制备了碳化硅。研究了预成型压力、原料组分、原料粒度和SiC晶种对微波加热行为的影响。用XRD、Raman、SEM、TEM对样品进行了表征，并且对制备材料的介电性能和吸波性能进行了测试。

结果表明，当不施加预成形压力时，不能形成SiC晶体。预成形压力可能是微波加热合成SiC的前提条件。在施加预成型压力的情况下，微波合成SiC需要五个连续的生长阶段：残余气体的积聚、微波等离子体的产生、复杂的化学反应、SiC晶体的形核和晶粒长大。不同的预成形压力导致SiC晶体的加热行为和晶体形貌发生变化。

研究还发现，不同粒度的煤颗粒会导致不同的加热效应，使SiC的晶体的生长机理不同。这可能是微波加热的独特特征。由于微波等离子体效应，当使用较小颗粒的煤时，可以制备出较多的SiC晶体颗粒。而大粒煤则可以制备出较多的碳化硅晶须或纤维，这与微波耦合热效应有关。由于耦合热效应加热时，加热速率较低，所以更容易生成颗粒，但在等离子体热效应存在时，升温速率较大，所以制备出较多的SiC晶须或纤维。

以α-SiC颗粒为晶种，用煤为碳源，微波加热可制备出β-SiC。实验结果表明，煤和α-SiC颗粒的不同混合方式，导致了不同的微波热行为和生长机理。气气反应导致α-SiC种子与之密切接触的C颗粒在表面原位很好地生长出β-SiC颗粒。 

作者简介：

张锐, 博士，博士生导师，洛阳理工学院校长、党委副书记,国务院特殊津贴专家，"中原千人计划" --中原基础研究领军人才，河南省二级教授，教育部材料类专业教学指导委员会委员，教育部新世纪人才，河南省科技创新杰出人才，河南省杰出青年基金获得者，2015年无机复合材料河南省优秀科技创新团队，中国硅酸盐学会理事。

长期从事无机复合材料设计、制备与性能优化前沿基础研究，聚焦SiC微波合成新技术、电磁波吸收材料等方向的学术研究。主持国家自然科学基金面上项目3项、国家自然科学基金国际合作项目2项、国家自然科学基金中德科学研究交流中心项目2项、省部级项目10余项。作为通讯作者或第一作者，在J. Mater. Chem. A等刊物上发表学术论文300余篇，其中SCI收录论文240多篇，ESI高被引论文10篇，封面论文4篇，H影响因子43；2016、2017、2018、2019年连续四年成为英国皇家化学会全球Top1%高被引中国作者；分别主持2019年中国建材联合会技术发明一等奖、2020年中国建材联合会基础研究二等奖、2018年河南省科技进步二等奖、2020年河南省自然科学二等奖者。