晶须

　　SIC晶须whisker

由高纯度单晶生长而成的短纤维。其机械强度等于邻接原子间力。晶须的高度取向结构不仅使其具有高强度、高模量和高伸长率，而且还具有电、光、磁、介电、导电、超导电性质。晶须的强度远高于其他短切纤维，主要用作复合材料的增强体，用于制造高强度复合材料。制造晶须的材料分金属、陶瓷和高分子材料3大类。已发现有100多种材料可制成晶须，主要是金属、氧化物、碳化物、卤化物、氮化物、石墨和高分子化合物。晶须可从过饱气相、熔体、溶液或固体生长，常生产成不同规格的纤维，其使用形态有原棉、松纤维、毡或纸。原棉（如由蓝宝石晶须构成）具有很松散的结构，长径比为500～5000∶1，松密度为0.028g／cm3。松纤维具有轻微交错的结构，长径比为10～200∶1。毡或纸状的晶须，排列杂乱，长径比为250～2500∶1。

几种常见晶须的物理性能由于晶须的晶体完整，不含有普通材料中存在的孔洞、位错和颗粒界面等缺陷，原子排列高度有序，其密度、强度都接近理想晶体的理论值，具有极高的强度和弹性模量。一般晶须的伸长率与玻璃纤维的相当，而弹性模量与硼纤维的相近，兼具这两种纤维的最佳性能。此外，晶须还具有保持高温强度的性能。一些金属晶须和半导体材料晶须还具有特殊的磁性、电学和光学性能。

 制备晶须的方法通常有气相法、液相法和固相法。各种晶须采用不同的制备方法，金属晶须采用金属盐的氢还原法或金属的蒸发和凝聚法；氧化物晶须的制备方法有蒸气传递法和化学气相生长法；SiC、Si3N4、TiN、TiB2、AlN等陶瓷材料晶须通常采用化学气相法制备。

晶须主要用作复合材料的增强体，以增强、金属、陶瓷、树脂及玻璃等。在航空和航天领域，晶须增强的金属基和树脂基复合材料由于重量轻、比强度高可用作直升机的旋翼、机翼和尾翼，空间壳体，飞机起落架和其他宇宙航空零件。在机械工业中，晶须增强陶瓷基复合材料SiC(W)/Al203已用作切削刀具。在汽车工业中，晶须增强玻璃复合材料Si(W)/SiO2已用作汽车热交换器的支管内衬。发动机活塞的耐磨部位已采用Si(W)/Al复合材料，大大提高了使用寿命。晶须材料还将用作化学工业中的晶须纸、晶须布及各种过滤器。晶须还用作医学材料、体育器材及特殊功能材料等。^[1]