Physics 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: 神奇的金属晶须
发信站: 哈工大紫丁香 (Wed May 21 12:10:15 2003) , 转信

1945年的一天，美国贝尔电话研究所的专家们，在检查电话系统出现的障碍时，发现蓄
电池极板表面长出一些针状的晶体。这些晶体和极板虽属于同种金属，但强度大、弹性
好。在显微镜下观察其形状，犹如动物的胡须，故取名为晶须，也称“须晶”。


  　　经过现代X光衍射技术显示，晶须内部的原子完全按照同样的方向和部位排列，构
成了一种完全没有任何缺陷的理想晶体。因此，能够具有很高的抗拉强度。目前，人们
已经利用30多种单质材料和几十种化合物制出了晶须。其中，包括铁、铜、镍等金属和
碳化硅、氮化硅、三氧化二铝等化合物，以及石墨等非金属单质。直径一般为几微米到
几十微米。晶须的发现，在金属材料的应用领域中，又开拓出一条新的途径。


  　　众所周知，金属原子是按照一定的规则整齐排列的晶体。但在局部地方，金属原
子的排列也会出现不规则的情况，从而使金属晶体产生程度不同的缺陷。这种缺陷，会
严重影响金属的强度。而且，缺陷的程度越大，对金属强度的影响也就越大。当金属内
部的缺陷达到一定数值的时候，再加以外界其它因素的作用，金属就会发生断裂，造成
十分严重的后果。正因为如此，目前人们所获得的晶须，截面积的直径很小，如果再粗
一些，就会出现原子的不规则排列，强度大为降低。

   　 晶须在制取过程中?可以通过金属晶体长时间放置而自然得到，也可以通过人工
方法制造。常用的方法有两种：一种是蒸发——凝固法，通过在真空或惰性气体中，使
晶须原料升华或蒸发成气体，然后，再使其在低温下凝固而成晶须。二是化学反应法，
通过晶须原料与炉内气体起还原反应，从而长出晶须。两种方法要根据不同的材料而加
以选择使用。如铁晶须，就要在含结晶水的二氯化铁中加入三氧化二铁，再经过氢的还
原而制成。


  　　在提高金属材料强度实验中证实，金属晶须的抗拉强度确实令人惊讶。一种直径
为1.6微米的铁晶须，抗拉强度竟可以达到工业纯铁抗拉强度的70倍以上。而且，比经过
特殊处理的超高强度钢还要高出4－10倍。如果用这样的铁晶须编织成直径为2毫米的钢
丝绳，足可以吊起一辆4吨重的载重汽车。现已能制造出的金属晶须，主要用来和其它材
料一起编织成较大的线材，或让晶须作为增强材料与其它材料组合成复合材料。这些均
已在人类生产和生活中加以应用。


  　　纤细的金属晶须，显示了进一步提高金属强度的可能性，为人类科学技术的发展
提出了一系列新的课题。 （窦光宇）



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