Нитевидный кристалл
Нитевидный кристалл (также ус, вискер от англ. whisker) — монокристалл с очень высоким характеристическим отношением с типичным отношением длины (0,5 мм — 5 мм) к диаметру (0,5 — 50 мкм) около 100:1 — 1000:1. Поперечное сечение кристаллов представляет собой многоугольник, форма которого (треугольник, шестиугольник, квадрат) зависит от строения кристаллической ячейки и направления оси роста. Встречающаяся анизотропная форма нитевидного кристалла является признаком анизотропии самого материала или специфических условий роста.
Размерный эффект при уменьшении диаметра приводит к практическому исчезновению дислокаций и идеальной поверхности, что приводит к увеличению прочности в сотни раз по сравнению с массивными (обычными) монокристаллами. Отсутствие дефектов также повышает тепло- и электропроводность , а для ферромагнетиков — также и коэрцитивную силу (до 40 кА/м у усов железа ). Ферромагнетики и сегнетоэлектрики в нитевидном кристалле обычно образуют монодоменную структуру.
Нитевидные кристаллы золота, серебра, меди, олова, свинца, серы, оксидов и силикатов встречаются в природе, где формируются медленно (тысячелетиями[уточнить]) и часто представляют собой включения внутри других минералов (так, рутил образует иглы внутри рубинов и кварцев). Первые упоминания в научной литературе относятся к XVI веку.
Нитевидные кристаллы применяются в естественно-композиционныx материалax. Эти (неудачно названные, так как они вообще-то искусственные) материалы-эвтектики получают направленную структуру во время эвтектической реакции (например, матрица NiAl может быть армирована усами рения , производство таких материалов затруднено из-за медленной кристаллизации, необходимой для роста нитевидных структур.
Нитевидные кристаллы играют важную роль как в науке, позволяя поставить эксперименты с подтверждением расчётов прочности кристаллической решётки , так и в производстве, где длинные нити бора, углерода и карбида кремния используются для армирования . Наибольшую прочность в форме усов демонстрируют оксиды , карбиды , бориды , нитриды (Al2O3, B4C, SiC, AlN, Si3N4), которые к тому же отличаются высоким модулем упругости, лёгкостью, устойчивостью к высоким температурам и инертностью — но из-за проблем с ориентацией усов в композиционных материалах не применяются.
Нитевидные кристаллы используются в промышленности для малогабаритных датчиков (датчики Холла , термометры, тензодатчики ) и автоэмиссионных катодов. К перспективным областям применения относятся также мембранные фильтры , тепловая защита, подложки для катализаторов, тканевые электроды для перспективных аккумуляторов.
Источник: Википедия
Связанные понятия
Микротвёрдость (англ. microhardness) — твёрдость отдельных участков микроструктуры материала.
При́месь — химический элемент, перешедший в состав сплава в процессе его производства как технологическая добавка или как составляющее шихтовых материалов.
Термоэлектри́ческие материа́лы — сплавы металлов или химические соединения, обладающие выраженными термоэлектрическими свойствами и применяемые в той или иной степени в современной промышленности. У термоэлектрических материалов три основных области применения — преобразование тепла в электричество (термоэлектрогенератор), термоэлектрическое охлаждение, измерение температур (от абсолютного нуля до тысяч градусов).
Арсени́д алюми́ния (AlAs) — бинарное неорганическое химическое соединение алюминия и мышьяка.
Арсени́д и́ндия , — бинарное неорганическое соединение индия и мышьяка. Химическая формула соединения InAs.
Арсенид алюминия-галлия (иные названия: алюминия галлия арсенид, алюминия-галлия арсенид) — тройное соединение мышьяка с трехвалентными алюминием и галлием, переменного состава, состав выражается химической формулой AlxGa1-xAs). Здесь параметр x принимает значения от 0 до 1 и показывает относительное количество атомов алюминия и галлия в соединении. При x=0 формула отвечает арсениду галлия (GaAs), при x=1 — арсениду алюминия (AlAs). Является широкозонным полупроводником, причём ширина запрещенной...
Свариваемость — свойство металлов или сочетания металлов образовывать при установленной технологии сварки неразъемное соединение, отвечающее требованиям, обусловленным конструкцией и эксплуатацией изделия. В сварочной практике существуют такие понятия, как физическая и технологическая свариваемость.
Теплостойкость — способность материалов сохранять жёсткость и другие эксплуатационные свойства при повышенных температурах.
Вакуумное напыление (англ. physical vapour deposition, PVD; напыление конденсацией из паровой (газовой) фазы) — группа методов напыления покрытий (тонких плёнок) в вакууме, при которых покрытие получается путём прямой конденсации пара наносимого материала.
Карбид титана — соединение углерода и металлического титана (хим.формула TiC). Это порошок, имеющий светло-серый оттенок и отличающийся особыми прочностными характеристиками (9 по шкале Мооса, ~30 ГПа), жаропрочностью и стойкостью к действию некоторых кислот (серной и соляной). Однако карбид титана растворим в «царской водке», а также в смесях плавиковой (HF) и азотной (HNO3) кислот и расплавах щелочей. Компонент жаропрочных, жаростойких и твердых сплавов, абразивный материал; его используют для...
Легкоплавкие сплавы — это, как правило, эвтектические металлические сплавы, имеющие низкую температуру плавления, не превышающую температуру плавления олова (231,9 °C). Для получения легкоплавких сплавов используются свинец, висмут, олово, кадмий, таллий, ртуть, индий, галлий и иногда цинк. За нижний предел температуры плавления всех известных легкоплавких сплавов принимается температура плавления амальгамы таллия (−61 °C), за верхний предел взята температура плавления чистого олова.
Титанат стронция — кристалл с химической формулой SrTiO3, имеющий структуру перовскита. Встречается в природе в виде минерала таусонита (названного в честь Л. В. Таусона — советского геохимика).
Дальний порядок — упорядоченность во взаимном расположении атомов или молекул в веществе (в жидком или твёрдом состоянии), которая (в отличие от ближнего порядка) повторяется на неограниченно больших расстояниях.
Ла́зерные материа́лы — вещества, которые используются в лазерах как активные среды. Лазерные материалы во многом определяют характеристики лазера: в первую очередь, длину волны его излучения и мощность, а также длительность импульса (для импульсных лазеров).
Ферроцерий — ферросплав, содержащий 40—45 % церия, 18—25 % лантана, 10—12 % неодима, 5—7 % празеодима, и не более 15 % железа. Ферроцерий — пирофорный сплав (то есть, дающий искру при трении). Ферроцерий относится к мишметаллам.
Жаропро́чность — способность конструкционных материалов работать под напряжением в условиях повышенных температур без заметной остаточной деформации и разрушения.
Микролегирование — введение в металл или в сплав небольшого количества легирующих добавок, общая масса которых не должна превышать 0,1 % массы исходного металла или сплава. Применяется для улучшения эксплуатационных свойств конструкционных, жаропрочных, нержавеющих сталей, цветных сплавов и модификации параметров многих полупроводниковых материалов.
Метод Виккерса — (является статичным) метод измерения твёрдости металлов и сплавов по Виккерсу. Регламентируется ГОСТ 2999-75 и ISO 6507.
Троости́т (тростит, трустит; по имени французского химика Луи-Жозефа Труста (фр. L. J. Troost)) — структурная составляющая железоуглеродистых сплавов (чугуна, стали). Троостит является высокодисперсным перлитом. Последний, в свою очередь, представляет собой эвтектоидную смесь феррита и цементита.
Оксид стронция — одно из бинарных неорганических соединений стронция с кислородом, имеющее формулу SrO. Является основным оксидом.
Цвета каления — это цвета свечения металла, раскалённого до высокой температуры. Спектр теплового излучения зависит от температуры, поэтому наблюдая цвета каления можно оценить температуру металла, что часто применяется при термообработке и ковке. До изобретения бесконтактных термометров это было единственным способом судить о температуре металла. Сокращённые названия цветов каления («красное каление», «белое каление») часто используются металлургами вместо указания температуры.
Магнитные материалы , Магнетики — материалы, вступающие во взаимодействие с магнитным полем, выражающееся в его изменении, а также в других физических явлениях — изменение физических размеров, температуры, проводимости, возникновению электрического потенциала и т. д. В этом смысле к магнетикам относятся практически все вещества (поскольку ни у какого из них магнитная восприимчивость не равна нулю), большинство из них относится к классам диамагнетиков (имеющие небольшую отрицательную магнитную восприимчивость...
Алитирование , алюминирование (от нем. alitiren, от Al — алюминий) — (покрытие) поверхности стальных деталей алюминием для защиты от окисления при высоких температурах (700—900 °C и выше) и сопротивления атмосферной коррозии. Один из методов упрочнения машин и деталей.
Метами́ктные минера́лы — минералы, кристаллы которых при сохранении первоначального внешнего облика переходят полностью или частично из структурно упорядоченного кристаллического в стеклоподобное аморфное состояние вещества (метамиктизация). Это связано с воздействием излучений, сопровождающих радиоактивный распад входящих в их состав урана и тория.
Агломерат (англ. agglomerate) — совокупность частиц, прочно удерживаемых между собой.
Водопоглоще́ние — способность материала или изделия впитывать и удерживать в порах и капиллярах воду.
Бори́рование — процесс химико-термической обработки, диффузионного насыщения поверхности металлов и сплавов бором при нагреве и выдержке в химически активной среде. Борирование приводит к упрочнению поверхности.
Галогени́ды серебра ́ — неорганические бинарные соединения серебра и галогена общего вида AgmXn, где X — атом галогена.
Каломельный электрод — электрод, использующийся в качестве электрода сравнения в гальванических элементах. Каломельный электрод состоит из платиновой проволочки, погружённой в каплю ртути, помещённую в насыщенный каломелью раствор хлорида калия определённой концентрации. Схематически его записывают следующим образом: Pt Hg Hg2Cl2 Cl−.
Двухфазная сталь (DualPhase Steel) — ферритная сталь с включениями мартенсита от 5 до 20%, которая отличается высокой прочностью на разрыв из-за относительно твердой мартенситной фазы и низким пределом текучести из-за относительно мягкой ферритной фазы.
Фосфид индия (InP) — химическое соединение индия и фосфора. Важный прямозонный полупроводник с шириной запрещенной зоны 1.34 эВ при 300 K. Используется для создания сверхвысокочастотных транзисторов, диодов Ганна. Твердые растворы на основе InP используются для создания светодиодов, лазерных диодов, лавинных фотодиодов.
Деформируемость — способность материала принимать необходимую форму под влиянием внешних сил (нагрузки) без разрушения и при меньшем сопротивлении нагрузке. Данное механическое свойство может быть улучшено методами упрочнения машин. Количественная мера деформируемости показатели или критерии деформируемости — условные величины, оценивающие деформируемость при заданном характере нагружения и состоянии материала. Используют также термин технологическая деформируемость как совокупность деформации, сопротивления...
Сплав Вуда — легкоплавкий сплав, изобретённый в 1860 году американским дантистом Барнабасом Вудом. Температура плавления 60-68,5 °C, плотность 9720 кг/м³.
Граница раздела (англ. interface) — переходный слой между двумя фазами или поверхность касания двух зерен в поликристаллических материалах.
Вюсти́т (англ. wüstite) — минерал, монооксид железа, характеризуемый небольшой дефектностью ГЦК решётки, которая описывается формулой Fe1−xO. Представляет собой нестехиометрическое соединение с недостатком атомов железа. Назван в честь немецкого минералога, профессора Ф. Вюста, исследовавшего состав и свойства этой фазы. Магниевый вюстит является вторым по распространённости глубинным минералом. Из-за неустойчивости в поверхностных земных условиях стехиометрический вюстит крайне редок.
Электро́дный потенциа́л — ЭДС элемента, составленного из данного электрода и стандартного водородного электрода, электродный потенциал которого принят равным нулю. При этом знак электродного потенциала считают положительным, если в таком гальваническом элементе испытуемый электрод является катодом, и отрицательным, если испытуемый электрод является анодом. Необходимо отметить, что иногда электродный потенциал определяют как "разность потенциалов на границе электрод – раствор", т.е. считают его тождественным...
Пьезокварц — бесцветные или окрашенные монокристаллы кварца или их участки (иногда также крупная галька), в какой-либо части имеющие бездефектные области, не содержащие включений посторонних минералов, газа, жидкостей, трещин, свилей и двойниковых швов.
В физике полупроводников под термином сверхрешётка принято понимать твердотельную структуру, в которой помимо периодического потенциала кристаллической решётки имеется дополнительный потенциал, период которого существенно превышает постоянную решётки.
Подробнее: Сверхрешётка
Мишметалл (нем. mischmetall — смесь металлов), миш-металл — сплав редкоземельных элементов на основе церия с лантаном, неодимом, железом, кремнием и др. Является промежуточным продуктом в процессе производства чистых редкоземельных металлов и их сплавов, получаемый при переработке руды. Конкретный состав определяется месторождением. В настоящее время основным производителем мишметаллов является Китай.
Лампрофиллит — минерал, островной диортосиликат натрия, циркония и титана, с добавочными анионами (OH)-, O2-, F-. Название в переводе с греческого означает «филлитес» — листоватый, «лямпрос» — блестящий, за пластинчатые формы кристаллов с сильным блеском на плоскостях спайности.
Карби́д цирко́ния – химическое соединение металла циркония и углерода с формулой ZrC. Представляет собой фазу внедрения с широкой областью гомогенности, которая составляет от 38,4 до 50 ат. % углерода, что отвечает формуле ZrC0,62 и ZrC1,0 соответственно.
Видманштеттенова структура (или фигуры) — разновидность металлографической структуры сплавов в металловедении и метеоритике, отличающаяся геометрически правильным расположением элементов структуры в виде пластин, полигонов или игл внутри составляющих сплав кристаллических зёрен.
Монимолит ((Pb Ca, Fe)3Sb25+O8) — минерал класса окислов, надгруппы пирохлора группы стибиконита. Название от греческого μονἷμος (монимос) — устойчивый, так как химически разлагается с большим трудом. Синоним Свинцовый ромеит, свинцово-сурьмяный пирохлор.
Константан (от лат. constans, род.п. constantis — постоянный, неизменный) — термостабильный сплав на основе меди (Cu) (около 59%) с добавкой никеля (Ni) (39—41%) и марганца (Mn) (1—2%).
Рейкебурит — самая редкая разновидность минерала микролита. Синоним: бариомикролит. Содержит барий, тантал и ниобий. Чаше всего представлен обособленными октаэдрическими кристаллами. Иногда используется в ювелирных изделиях. Редкий, проявления этого минерала находили лишь в нескольких странах.
Термоуса́живаемые материалы — материалы на основе термополимеров, обладающие свойством сжиматься, расширяться, или как-то иначе изменять свои геометрические размеры и форму при нагревании горячим воздухом, открытым пламенем или в горячей воде.
Фотохромизм , или тенебресценция — явление обратимого изменения окраски вещества под действием видимого света, ультрафиолета. Воздействие света вызывает в фотохромном веществе атомарные перестройки, изменение заселённости электронных уровней. Параллельно с изменением цвета вещество может менять показатель преломления, растворимость, реакционную способность, электропроводимость, другие химико-физические характеристики. Фотохромизм присущ ограниченному числу органических и неорганических, природных...
Комплексонометрия (трилонометрия) — титриметрический метод, основанный на реакциях образования комплексных соединений ионов металлов с этилендиаминтетрауксусной кислотой и другими аминополикарбоновыми кислотами (комплексонами). Большинство ионов металлов взаимодействуют с комплексонами практически мгновенно с образованием растворимых в воде малодиссоциированных соединений постоянного состава. Метод позволяет определять практически все катионы и многие анионы. Комплексонометрия является составной...
Гумит — минерал из класса силикатов со структурой из изолированных тетраэдров SiO4 с добавочными анионами (OH)1- и F1-. Химический состав Mg73(F,OH)2. Кристаллизуется в ромбической системе, образуя мелкие дипирамидальные кристаллики, бесформенные зёрна бесцветные или медово-жёлтого цвета. Твердость по минералогической шкале 6—6,5; плотность 3100—3200 кг/м³. Встречается как сравнительно редкий минерал в контактовых мраморизованных известняках. Назван по имени английского геолога и коллекционера минералов...
Перхлора́т ма́гния (ангидро́н) — Mg(ClO4)2, магний хлорнокислый безводный. Белая пористая масса, очень энергично поглощает влагу (до 60 % от своей массы) с образованием кристаллогидрата. При малой влажности осушаемого газа не расплывается, а постепенно затвердевает, при этом возможно блокирование газового потока. При длительной работе просто перестаёт поглощать влагу, в отличие от пятиокиси фосфора Р2О5, который может превратиться в жидкий раствор фосфорной кислоты. При высокой влажности газа и высоких...