Файл: Аммер, С. А. Нитевидные кристаллы (получение, механизмы и кинетика роста) учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 91
Скачиваний: 0
- |
1 0 9 |
- |
Кроме прямых усов, образуется такие скопления коротких НК |
||
неправильной формы и дендриты. |
||
Галлер [397] разработал |
метод получения нитей кварца при |
|
взаимодействии предварительно |
нагретой смеси паров bit., , |
воды и азота на поверхности платиновой пластины, находящейся при температуре П00°С. Образующиеся нити имели круглое попе речное сечение, диаметр от 1 до 50 ыкм и длину от 10 мкм до нескольких миллиметров. Нити росли кустами из локальных мест
на подложке, часто ооразовывались спиральные или зигзагообраз
ные волокна, волокна с наростами, утолщениями или наблюдался вторичный рост. Показатель преломления нитей (1,46) соответст
вовал по величине стеклоооразному кремнезему. Спектральными и
рентгеновскими исследованиями установлено, что |
нити представля |
|||||
ют |
собой кварц (. 0 .0 у ) в аморфном состоянии со |
слаоо |
выражен |
|||
ной |
кристалличностью. |
|
|
|
|
|
|
Наблюдения роста нитей кварца в микроскоп |
оставляют |
впе |
|||
чатления, что они находятся в вязко-пластичном |
состоянии: |
нить, |
||||
окончившая |
свой рост, может стать короче и толще |
или |
оплавиться |
|||
на |
конце, |
ооразуя сферическую головку, прозрачную |
как |
и сама |
нить. При изменении температуры ниже ПОО^С рост нитей прекра щался и на их вершине разрастается головка непрозрачного тонко-
диспергированного кремнезема, который мог покрывать |
также |
и ос |
||||||
тальную |
часть волокна в виде налета. |
|
|
|
||||
|
Иамыкин и др. [398| получали |
НК двуокиси |
кремния при |
обжиге |
||||
тиглей из |
технического |
карборунда |
(93$ Ь\0 , |
С , |
3$ R.,iO , |
|||
I $ 0 и С ) , |
смешанного с |
огнеупорной |
глиной (57$ 9ц 0% , 36% |
|
||||
2$ |
!•<,*„( |
^ |
, Т,5$ к';: |
) в соотношении 3:1 при1500°С |
в течение |
|||
6 |
часов |
в |
крипболовой |
печи. Внутри тигли покрывались |
пухом из |
- н о _
усов S <02 . Переплетаясь, усы образовывали войлокоподобную
массу. Длина отдельных нитей достигала 0,6 мм. Авторы считают,
что образование усов связано с протеканием обратимых химичес
ких реакций восстановительно-окислительного цикла:
S i O Q (т) |
<- 0 ' О ( Г) |
(45) |
2&.'021т, f £>‘<0tr) - |
f QO(r) |
(46) |
Образование летучей окиси |
9>i О обуславливает |
массоперенос |
и рост усов. |
|
|
Рост игольчатых кристаллов кремнезема наблюдался также при отжиге динасового кирпича [399-400] . Некоторые оксисиланы
Si(002H5)CH* при нагреве (1300-1800°С) в водороде также об разуют бесцветные стержневидные кристаллы SiO^ [405 j .
НК окислов молибдена. Усы молибденового ангидрида (МсС'О
получали при нагреве аммонийных соединений молибдена в вакууме
[389] . Наблюдения за ростом и исследования структуры проводи лись в электронном микроскопе. В дальнейшем эти же авторы [ “01]
применили для изучения роста метод.киносъемки в электронном
микроскопе. Выращивание осуществлялось на платиновой подложке нагревом молибдата аммония до 700°С в атмосфере воздуха при
давлении 150 нм рт.ст . |
Образовывались игольчатые |
и пластинчатые |
|||
кристаллы. Установлено, |
что изменение давления от |
150 до |
10 |
мм |
|
р т .с т . приводит к изменению модификации окислов, |
а именно |
к |
|
||
возникновению форм Д(МоО^) , ^(Мс005ь)и У(Мг^и,). |
|
|
|
||
Металлический молибден при температурах выше 600-700°С |
|
||||
на воздухе быстро окисляется с |
образованием Мс0ч> . Трехокись |
||||
молибдена плавится при |
795°С и |
при более высокой температуре |
|
- ш -
быстро испаряется. Это позволяло нам выращивать НК трехокиси
молибдена при нагреве молибденовой проволоки до 1200°С в квар цевой трубке, через которую с некоторой скоростью пропускался
воздух. Кристаллы образовывались на стенках трубки в большом
количестве и за время 1-2 минут достигали длины 10 мм и более.
Температура в зоне их роста не превышала 600-700°С. |
Рентгено |
|
структурные исследования показали, что НК представляют |
собой |
|
МоО± ромбической сингонии с параметрами решетки |
а * |
о |
3,96 А, |
||
Ь = 13,85 X, '0 ■ 3,7 X. Кристаллы образовывались |
и |
при бо |
лее |
низкой температуре |
нагрева молибденовой проволоки на возду |
||
хе |
( ~ 700°С), |
однако в |
этом случае время их роста растягивалось |
|
до 2-3 часов. |
Осаждение кристаллов происходило из газовой фазы. |
|||
|
Как и в |
предыдущих работах, |
НК МсОЛ имели слоистую струк |
|
туру с четко |
выраженными слоями |
роста на поверхности. Кристаллы |
легко расщеплялись и в то же время обладали высокой упругостью,
обусловленной тем же слоистым строением |
[402] . |
|
|||||
Структура |
усов |
изучалась |
в работе |
[403] . |
Авторы ее выра |
||
щивали НК Ио0,, |
сублимацией |
соединения |
ИсЬ » |
при темпера |
|||
туре, превышающей 1600°С, и последующим осаждением в более |
|||||||
холодной |
зоне печи. |
Кристаллы имели 0,1-1 мкм в |
диаметре и до |
||||
10 мм в длину. |
При изучени роста НК трехокиси молибдена сублима |
||||||
цией порошка Mc'Qj [404] |
было замечено наличие микроскопических |
||||||
капелек, |
перемещающихся на поверхностных ступеньках и вызыва |
||||||
ющих их бурный рост. |
|
|
|
|
|
||
Росту усов |
На О.*, |
при окислении молибдена посвящены рабо |
|||||
ты [382,406] . |
Другие методы |
получения |
ПК молибденового ангид |
рида были рассмотрены ранее в разделе "Выращивание НК при фи зическом переносе и осаждении".
|
|
- |
I J 2 |
|
|
|
|
|
НК |
окислов |
железа. |
Келезо |
иыеет три |
устойчивых |
окисла: |
||
вюстит |
РеО , магнетит |
и |
гематит |
Ft>a 0^ |
, |
особенности |
||
которых |
подрооно |
рассмотрены в монографии |
[407] |
. |
НК |
образуют |
ся при окислении железа и его сплавов в определенных условиях,
определяемых прежде всего температурой и давлением кислорода в
газовой фазе. |
|
|
|
|
|
|
НК зарождаются на поверхности |
окисляемого железа при дав- |
|||||
лении кислорода |
|
з |
|
и температура 400-500°С |
||
более 10" мм рт.ст . |
||||||
[406,408] |
. За |
двое суток вырастали очень тонкие нити |
||||
длиной 1-2 мкм. |
При 650°С длина более толстых усов |
достигала |
||||
2 |
|
минут. Токаги |
[409J |
изучал кинетику |
роста усов |
|
10" мм через 20 |
||||||
в интервале температур 400-850°С на железе и стали в |
||||||
атмосфере |
влажного |
водорода. |
Он обнаружил, что скорость осевого |
|||
роста НК достигает |
наибольшей |
величины при 700-750°С. При бо |
лее высоких температурах происходит радиальное утолщение НК.
Так, например, при увеличении температуры до Ю00°С толщина
о
уса за I мин увеличивалась с 200 до 600 А. Понижение темпера туры до 500сС прекращало радиальное утолщение и на вершинах усов зарождались новые тоненькие иголки. Осевой их рост снова можно было приостановить, если нагрев довести до 800-900°С.
Образование НК окислов 1<? на железных и стальных подлож ках при 400-850°С изучали авторы [406,408,410-416] . Бигот
[417-419] исследовал зарождение и рост игл магнетита при окис лении железа в интервале температур 350-550°С в парах воды и установил, что они преимущественно образуются на границах зерен окиси.