晶须

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《塑料橡胶助剂手册》第655页（1014字）

【释文】：

晶须是从外观来看像短纤维的直径极小的丝，基本上是完全晶体。其直径极小，100根晶须的粗细相当于一根玻璃纤维，10000根晶须的粗细相当于一根硼纤维。由于晶须极细而又近乎完全结晶，结构中容纳不下会削弱晶体的较大缺陷，故力学强度极高，等于邻近原子间的力。晶须兼具玻璃纤维和硼纤维两者之所长，它既具有玻璃纤维的伸长率(3～4%)，又具有像硼纤维那样高的弹性模量(41～69)×10⁴MPa或更大)。

晶须的最早工业产品出现于1962年，由美国热动纤维公司(Thermokinetic Fiber Inc．)制造。其制造方法是在高温炉中由晶须材料结晶生长而成，也可在溶液中由晶须材料经化学分解或电解生长而成。晶须生长的机理有两种：基部生长和顶部生长。基部生长是生长的原子迁移到晶须的基部，从基质挤出晶须；顶部生长是晶须材料受热达到一定蒸气压时，生长的原子或离子联结于晶须的顶端。

可用于制造晶须的原料有许多，例如金属、氧化物、碳化物、卤化物、氮化物、石墨及有机化合物等多达100余种。工业上应用较多的晶须是氧化铝晶须(又称蓝宝石晶须)、β型碳化硅和α型碳化硅晶须、还有一些价格较低的混合级晶须。表14-11为一些主要晶须的物理性质。

表14-11 晶须的物理性质

工业生产的晶须有“原棉”、松纤维、毡和纸等不同形式。蓝宝石原棉的直径为1～30μm，长径比是500～5000∶1，表观密度约为2．77×10⁴kg／m³，小于纤维密度的1／100。松纤维由原棉在掺合器中加工制成，其长径比为10～200∶1。晶须毡或晶须纸的密度约为11～22×10⁴kg／m³，纤维长度为250～2500μm之间。

晶须可作为热固性树脂和热塑性树脂的增强材料，制造质轻高强度的复合塑料，用于空间和海洋开发、汽车和机械构件、建筑材料及牙科用晶须增强塑料等。目前，晶须存在的主要问题是价格太高，这大大限制了它的应用。晶须的制造原料是很便宜的，但其生长速度太慢，在理想条件下25．4mm／5min。随着今后制造技术的改进，这类纤维还是很有发展前途的增强材料。