Нитевидный кристалл (также ус , вискер от англ. whisker ) — монокристалл с очень высоким 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 . 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 . 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 (Al ₂ O ₃ , B ₄ C, SiC, AlN, Si ₃ N ₄ ), 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 . К перспективным областям применения относятся также , тепловая защита , подложки для катализаторов , тканевые электроды для перспективных аккумуляторов.

См. также

• Нитевидный нанокристалл

Литература

• / Светлов И. Л. // Николай Кузанский — Океан. — М. : Большая российская энциклопедия, 2013. — С. 69. — ( Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 23). — ISBN 978-5-85270-360-6 .

Из БРЭ:

• Бережкова Г. В. Нитевидные кристаллы. М., 1969.
• Гиваргизов Е. И. Рост нитевидных и пластинчатых кристаллов из пара. М., 1977.
• Светлов И. Л., Епишин А. И., Пирогов Е. Н. Влияние остаточных напряжений на ползучесть эвтектических композитов // Механика композитных материалов. 1985. № 4;.
• Сыркин В. Г. Материалы будущего. О нитевидных кристаллах металлов. М., 1990.
• Frommeyer G., Rablbauer R. High temperature materials based on the intermetallic compound NiAl reinforced by refractory metals for advanced energy conversion technologies // Steel Research International. 2008. № 7. (англ.)