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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

-

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.