главная > справочник > химическая энциклопедия:

Нитевидные кристаллы

Notice: Undefined variable: iko in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 95

Notice: Undefined variable: goo in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109

Notice: Undefined variable: mn in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109

Нитевидные кристаллы ("усы", виcкерсы), монокристаллы в виде игл или волокон. Размеры нитевидных кристаллов в одном направлении во много раз больше, чем в остальных: типичная длина от 0,5 мм до неск. мм, диаметр 0,5-50 мкм. Форма поперечного сечения Н, к. зависит от типа кристаллич. ячейки данного соед. и м. б. треугольной, квадратной, шестиугольной и др. Иногда нитевидные кристаллы имеют вид тонких трубок, лент, пластинок иди спирально свернутого "рулета". Наиб. изучены нитевидные кристаллы кремния. углерода (графит), металлов. оксидов Аl и Zr, карбидов Si, В, Hf и W, нитридов Аl и В (см. табл.).

Нитевидные кристаллы характеризуются высокой однородностью и совершенством структуры и пов-сти. В очень тонких (диаметр < 1 мкм) нитевидные кристаллы, как правило, нет дислокаций. у них высокосовершенная пов-сть. С увеличением размеров кристаллов в процессе роста могут образовываться дислокации, на пов-сти кристаллов часто наблюдаются ступени роста и ДР-дефекты (см. Дефекты в кристаллах).

СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ НИТЕВИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ

* Разброс значений определяется размерами Н.к, и методом выращивания.

Бездислокационные нитевидные кристаллы существенно отличаются по своим мех. и физ. свойствам от обычных монокристаллов и поликристаллич. материалов. Так, макс. прочность нитевидных кристаллов обычно составляет не менее 20-30% от теоретической, модуль упругости достигает теоретич. значений для монокристаллов c идеальной структурой. Кроме обычной статич. прочности нитевидных кристаллов (особенно очень тонкие) отличаются большой усталостной прочностью, способностью выдерживать упругие деформации до ~ 3% и сохранять свою прочность при температурах, близких к температурам плавления.

Особые тепловые, электрич. и . свойства металлических нитевидных кристаллов также объясняются высоким совершенством их пов-сти. Так, они обладают более высокой теплопроводностью и электрич. проводимостью, чем обычные монокристаллы. Коэрцитивная сила тонких ферромагнитных нитевидных кристаллов также значительно выше-для Fe она достигает 40 кА/м. У относительно толстых нитевидных кристаллов вблизи поверхностных дефектов часто зарождаются домены, что вызывает уменьшение коэрцитивной силы.

Осн. способы выращивания нитевидных кристаллов - осаждение из газовой фазы и кристаллизация из растворов и расплавов по методам монокристаллов вырвщивания. нитевидные кристаллы образуются вследствие высокой скорости роста в определенном кристаллографии, направлении, например по нормали к плотноупакованной грани. Скорость удлинения во много раз больше, чем скорость роста обычных кристаллов (в газовой фазе обычно ок. 0,01 мм/с, иногда 1-2 см/с),

Рост нитевидных кристаллов может происходить из газовой (паровой) фазы, р-pа, расплава или твердой фазы. Рост из газовой фазы осуществляется путем конденсации паров либо вследствие реакций разложения летучих веществ (хлоридов, силанов и др,).

Рост из газа или пара в системе пар-жидкость-кристалл (ПЖК-метод) происходит е вершины кристалла через промежут. жидкую фазу, находящуюся на вершине кристалла в виде капли, содержащей перееыщ. раствор кристаллизующеегося вещества в растворителе. Кристаллизующееся вещество диффундирует в эту каплю, осаждается на границе жидкость - кристалл, а капля остается на вершине. По этдму механизму нитевидных кристаллов растут на тех участках. к.-л. подложки, на которой есть растворитель.

При росте Н-К- из ргров или твердой фазы существ. роль играют винтовые дислокации, по к-.рым и происходит преимуществ. рост кристалла. При этом вершина или основание (напр., при роете из твердой фазы на пов-сти металлов. Нитевидные кристаллы имеет незарастающую ступеньку, воспроизводящую себя по мере поступления вещества. В-во к вершине кристалла поступает диффузионно вдоль боковой пов-сти или непосредстренно осаждается на эту вершину. В некоторых случаях росту нитевидных кристаллов из растворов способствуют длинноцепочечные молекулы (напр., полимеров), которые, адсорбируюсь на боковых гранях нитевидные кристаллы, тормозят рост во всех направлениях, кроме одного. РОСТ Н.к, из расплавов осуществляется главным образом направленной кристаллизацией.

Существуют и др. методы выращивания, например электролиз с образованием кристаллов на электродах. В некоторых случаях Н,к. выращивают на подложке из армирующего волокна и В таком виде используют (напр., "вискеризованные" углеродные волокна).

Ленточные, а также трубчатые нитевидные кристаллы чаще всего образуются из газовой фазы. В их образовании также могут играть роль разл. несовершенства структуры-дислокации (особенно винтовые), дефекты упаковки, микродвойники и др.

Нитевидные кристаллы применяют при изготовлении разл. датчиков (миниатюрные термометры, тензодатчики, датчики Холла, дози-метрич. датчики), автоэмиссионных катодов, в качестве армирующих компонентов в высокопрочных композиционных материалах с металлич., керамич. и полимерными матрицами.

Лит.: Бережкова Г. В., Нитевидные кристаллы, М., 1969; Современные композиционные материалы, под ред. Л. Браутмана и Р. Крока, пер. с англ., М., 1970; Монокристалльные волокна и армированные ими материалы, пер. с англ., М., 1973; Келли А., Высокопрочные материалы, пер. с англ., М., 1976; Гиваргизов Е. И., Рост нитевидных и пластинчатых кристаллов из пара, М., 1977; Наполнители для современных композиционных материалов, пер. с англ., М., 1981; Сыркин В. Г., Материалы будущего. О нитевидных кристаллах металлов. М., 1989. © К. Е. Перепелкин.