1、是复合材料重要的增强剂，也是一种隔是复合材料重要的增强剂，也是一种隔热保温材料，同时某些一维材料还具有独特的光热保温材料，同时某些一维材料还具有独特的光电性质，在材料科学领域有着十分重要的地位。电性质，在材料科学领域有着十分重要的地位。晶须晶须纳米棒纳米棒纳米线纳米线陶瓷纤维陶瓷纤维第一节第一节 晶须（晶须（Whiskers）的合成）的合成 晶须是在人工控制下以单晶生长的一种纤维，其直径非晶须是在人工控制下以单晶生长的一种纤维，其直径非常小，难以容纳大单晶常出现的缺陷，原子排列高度有序，常小，难以容纳大单晶常出现的缺陷，原子排列高度有序，因而强度接近完整晶体的理论值。其增强的复合材料具有达因而
2、强度接近完整晶体的理论值。其增强的复合材料具有达到高强度的潜力，所以受到高度重视。到高强度的潜力，所以受到高度重视。 晶须是在一个过饱和度极低甚至接近平衡蒸汽压条件下晶须是在一个过饱和度极低甚至接近平衡蒸汽压条件下生长的。它与块状晶体的区别在于：晶须仅在一维方向生长。生长的。它与块状晶体的区别在于：晶须仅在一维方向生长。1. 晶须生长的晶须生长的VLS机制机制V代表提供的气体原料；代表提供的气体原料；L为液体触媒；为液体触媒；S为固体晶须。为固体晶须。这是晶须生长的最重要机制。这是晶须生长的最重要机制。 该机制是该机制是 Wagne 和和 Ellis 提出的。他们认为，系统中存提出的。他们认为
3、，系统中存在的触媒液滴是气体原料和固体产物之间的媒介。形成晶须在的触媒液滴是气体原料和固体产物之间的媒介。形成晶须的气体原料通过气液界面输入到小液滴中，使小液滴成为的气体原料通过气液界面输入到小液滴中，使小液滴成为含有晶须气体原料的熔体。当熔体达到一定的过饱和度时，含有晶须气体原料的熔体。当熔体达到一定的过饱和度时，便析出晶体，并沉积在液滴与基体的界面上。随着气体的连便析出晶体，并沉积在液滴与基体的界面上。随着气体的连续供给，晶须连续生长，将小液滴抬起，直到停止生长。最续供给，晶须连续生长，将小液滴抬起，直到停止生长。最后液滴残留在晶须的顶端，构成后液滴残留在晶须的顶端，构成VLS机制的晶须形
4、貌。机制的晶须形貌。气体气体晶须晶须优点：优点：可依触媒的位置和类型控制和可依触媒的位置和类型控制和限制晶须生长。较大的触媒颗限制晶须生长。较大的触媒颗粒产生较大直径的晶须，且触粒产生较大直径的晶须，且触媒的化学成分对晶须的直径也媒的化学成分对晶须的直径也有影响。对基质湿润范围较大有影响。对基质湿润范围较大的触媒也会产生较大直径的晶的触媒也会产生较大直径的晶须。须。液滴液滴基基 体体 TiC, TaC, TixTa1-xCyN1-y 是一种陶瓷及金属复合材是一种陶瓷及金属复合材料的重要增强材料。料的重要增强材料。 通过调节通过调节Ti、Ta、Nb 以及以及 C/N 的比例，可以改的比例，可以改
5、变该类晶须的热膨胀系数及化学性质，扩大其应变该类晶须的热膨胀系数及化学性质，扩大其应用领域。用领域。 Ti0.33Ta0.33Nb0.33CxN1-x固溶体晶须可通过碳高温还固溶体晶须可通过碳高温还原原VLS机制合成。机制合成。Possible reaction mechanism for whisker formation. Ni 为触媒为触媒（催化剂），（催化剂），以以NaCl为为导向剂。导向剂。TaC晶须的晶须的 VLS 生长机理生长机理NaCl Na（g） Cl（g）Ta2O5（s）6Cl（g） 3C（s） 2TaOCl3（g） 3CO（g）Ni（L）+ C（s） Ni-C（L） Ta
6、OCl3（g） C（s） Ni-C（L） Ni-Ta-C（L） CO（g） 3Cl（g）Ni-Ta-C（L） TaC（s） Ni（L）Ni（L） 2Cl（g） NiCl（g）TaC whiskers synthesized via the VLS-growth mechanism in an estimated yield of 75 90 vol.% and the remainder TaC particles.Estimated whisker yield versus reaction temperature for samples prepared in Ar with Ni cat
7、alyst.反应物质：反应物质：Al(Hedta)(acetone)SEM micrographs of AlN whiskers obtained by calcination of an Al(Hedta)(acetone) complex under a flow of nitrogen at (a)(c) 1250 for 5 h and (d) 1500 for 5 h.Schematic illustration of the growth process of (a) bead chain-like and (b) acicular AlN whiskers with the a
8、id of an iron droplet (large open circle); AlN.VLS mechanism 在在 1200 左右的温度下，左右的温度下，AlN 气体溶入气体溶入Fe液滴的量较少，出现过饱液滴的量较少，出现过饱和度周期性变化，从而形成串珠状和度周期性变化，从而形成串珠状AlN 晶须。晶须。 在在1500下，下，AlN气体溶入气体溶入Fe液滴的量较高，过饱和度较大，液滴的量较高，过饱和度较大，AlN晶晶须可持续生长，形成六面体晶须。须可持续生长，形成六面体晶须。SEM micrographs of AlN whiskers formed on the c-plane
9、sapphire which was put on an Al(Hedta)(acetone) complex precalcined at 500 and then calcined at 1200 for 5 h under a flow of nitrogen.l 晶须的螺位错生长晶须的螺位错生长：平衡于轴向的螺位错在晶须顶端显：平衡于轴向的螺位错在晶须顶端显露出生长台阶，这为生长提供了能量露出生长台阶，这为生长提供了能量“优惠区优惠区”，使在，使在很低的过饱和度下晶须就能生长，并能保持边缘光滑。很低的过饱和度下晶须就能生长，并能保持边缘光滑。因此，在用液相法或气相法合成晶须时，常向系统
10、引入因此，在用液相法或气相法合成晶须时，常向系统引入杂质，使晶须在杂质的螺位错的台阶上成核并生长。杂质，使晶须在杂质的螺位错的台阶上成核并生长。l 其他生长机制其他生长机制: 添加毒化剂限制扩散的液相生长；添加毒化剂限制扩散的液相生长； 在外场作用下的液相或气相生长；在外场作用下的液相或气相生长； 在一定温度梯度场下的蒸发沉积生长（气相沉积）机制在一定温度梯度场下的蒸发沉积生长（气相沉积）机制等。等。l 另外，一些新的合成方法在出现，其生长机理还不是很另外，一些新的合成方法在出现，其生长机理还不是很清楚。清楚。实例实例Schematic diagram of the nitridation a
11、pparatus used.原料：铝粉、原料：铝粉、NH4Cl，N2温度：温度：1000，15/minvapor-phase mechanismSEM micrographs of produced AlN powders at 40 wt% NH4Cl.高纯金属锌颗粒在马弗炉中直接气化，然后与空气中的氧高纯金属锌颗粒在马弗炉中直接气化，然后与空气中的氧发生反应，形成发生反应，形成ZnO晶须。晶须。l ZnO晶须的气相沉积法合成晶须的气相沉积法合成2Zn+O2=2ZnOA SEM photo of ZnO whiskers at the intermediate stage of growth
12、.SEM photos of ZnO whiskers.X-ray diffraction spectra of ZnO whiskers (a, b) and a commerical ZnO powder (c).SEM morphologies of magnesium oxysulfate (MOS) whisker prepared by hydrothermal synthesis.SEM morphology of MgO whisker obtained from the heat treatment of MOS whisker at 1000.三、晶须的性能与应用三、晶须的
13、性能与应用 晶须具有完整的晶体结构，其密度、强度都接近完整晶体理论晶须具有完整的晶体结构，其密度、强度都接近完整晶体理论值，并具有理想的弹性模量和特殊的物理性能。晶须的延伸率值，并具有理想的弹性模量和特殊的物理性能。晶须的延伸率与玻璃纤维相当，而拉伸模量与硼纤维相当，兼具这两种纤维与玻璃纤维相当，而拉伸模量与硼纤维相当，兼具这两种纤维的最佳性能。的最佳性能。 大多数晶须强度与直径有关。晶须直径小于大多数晶须强度与直径有关。晶须直径小于10 m时，其强度急时，其强度急剧增加，而与所采用的制备技术无关。剧增加，而与所采用的制备技术无关。 晶须具有保持高温强度的性能，高温时，其比常用的高温合金晶须具
14、有保持高温强度的性能，高温时，其比常用的高温合金的强度损失小得多。的强度损失小得多。 晶须主要用作复合材料的增强剂，以增强金属、陶瓷、树脂、晶须主要用作复合材料的增强剂，以增强金属、陶瓷、树脂、玻璃等。在航空航天、建筑、机械、汽车化工、生物材料、体玻璃等。在航空航天、建筑、机械、汽车化工、生物材料、体育器材等方面得到应用。育器材等方面得到应用。 某些晶须被用作特殊的功能材料，在电学、磁学、光学及超导某些晶须被用作特殊的功能材料，在电学、磁学、光学及超导材料领域可望得到应用。材料领域可望得到应用。以以Au为催化剂，气相沉积法合成为催化剂，气相沉积法合成ZnO纳米线阵列纳米线阵列发光特征发光特征U
15、ltralong nanobelt structureTEM and HRTEM images of ZnO nanobelts showing their geometrical shape.ZnOSnO2ZnOl ZnO纳米带纳米带Morphology of nanohelices. (A to C) Typical SEM images of the left- and right-handed ZnO nanohelices. (D) High-magnification SEM image of a right-handed ZnO nanohelix, showing a unif
16、orm and perfect shape. ZnO粉体在粉体在1400下蒸发，下蒸发，在在700800下沉积。下沉积。Manipulation of a nanohelix and measurement of its elastic properties. (A) SEM image of a nanohelix that was cut by a FIB microscope.(B) AFM contact mode measurement of the sensitivity (S) of the photodetector.(C) Fracture of the nanohelix
17、at two consecutive turns of the nanohelix by the AFM tip.ZnO纳米线的纳米线的TEM照片，顶端为触媒照片，顶端为触媒Ag。ZnO纳米线的生长方向纳米线的生长方向生长机理生长机理合成装置合成装置AAO模板模板ZnOAl2O3模板模板ZnO纳米线纳米线多孔多孔Al2O3模板模板用用ZnCl2、Zn(NO3)2 6H2O制备溶液，浓度制备溶液，浓度0.00080.05M；用用200V直流电场作用；直流电场作用；用用0.5M的的NaOH溶液。溶液。Zn(OAc)2 2H2O + 2NaOH ZnO + 2Na(OAc) + 3H2O以丙醇为溶剂
18、，制备以丙醇为溶剂，制备0.00120.01M的的醋酸锌溶液。醋酸锌溶液。以以NaOH为沉淀剂，为沉淀剂，制备制备ZnO胶体。胶体。直流电压：直流电压：200VPt200V 200V电场下生长电场下生长10min. 0.5M NaOH 溶液溶解，再用去离子水漂洗。溶液溶解，再用去离子水漂洗。ZnO纳米线阵列纳米线阵列SEM images of the aligned ZnO nanowires grown on a zinc foil: (a) apical view; (b) cross-section view.l ZnO纳米线纳米线原料：原料：99.9% Zn；99.999% O2；99
19、.999% Ar基片：镀上基片：镀上 320nm Au温度：温度：700800ZnO纳米器件纳米器件ZnO肖特基纳米线二极管（肖特基纳米线二极管（ZnO Schottky nanowire diodes）及其电性能）及其电性能ZnO纳米线场效应管纳米线场效应管l 纳米器件的制备工艺纳米器件的制备工艺ZnO纳米棒激光器示意图纳米棒激光器示意图 激发光谱激发光谱第三节第三节 陶瓷纤维的合成与制备陶瓷纤维的合成与制备 陶瓷纤维是一种具有优良的耐高温、抗氧化性陶瓷纤维是一种具有优良的耐高温、抗氧化性能的纤维材料，在复合材料和高技术领域有广泛的能的纤维材料，在复合材料和高技术领域有广泛的用途。高强度、高
20、模量的陶瓷纤维日益受到重视，用途。高强度、高模量的陶瓷纤维日益受到重视，新品种不断问世，发展很快。新品种不断问世，发展很快。一、陶瓷纤维的合成方法一、陶瓷纤维的合成方法陶瓷纤维有短纤维和连续纤维两种，它们陶瓷纤维有短纤维和连续纤维两种，它们的合成方法各有不同。的合成方法各有不同。1. 短纤维的合成方法短纤维的合成方法主要有熔喷法（主要有熔喷法（Melt Blown）和离心甩丝）和离心甩丝法（法（Centrifugal Spinning）两种）两种。1熔喷法熔喷法压缩空气压缩空气电阻炉电阻炉熔体熔体原料原料短纤维短纤维 原料按一定配比混合后，放原料按一定配比混合后，放入电炉中高温熔融，然后以压缩
21、入电炉中高温熔融，然后以压缩空气或高温水蒸汽喷吹熔体，使空气或高温水蒸汽喷吹熔体，使熔体撕裂、细化，形成纤维。在熔体撕裂、细化，形成纤维。在这一过程中，熔体因逐渐冷却而这一过程中，熔体因逐渐冷却而转化成晶体（多晶）。转化成晶体（多晶）。2离心甩丝法离心甩丝法 将熔体引入高速旋转的离将熔体引入高速旋转的离心辊表面，借助辊的离心力，心辊表面，借助辊的离心力，将熔体分散，经二级或三级离将熔体分散，经二级或三级离心后，可制得纤维。这种熔体心后，可制得纤维。这种熔体撕裂形成的纤维在冷却过程中，撕裂形成的纤维在冷却过程中，逐渐转化为晶体（多晶），成逐渐转化为晶体（多晶），成为陶瓷纤维。为陶瓷纤维。 选择适
22、当的原料，在较低温度下熔融，然后选择适当的原料，在较低温度下熔融，然后进行纺丝，然后在一定温度及气氛中进行热处理，进行纺丝，然后在一定温度及气氛中进行热处理，再在较高温度下烧结，使原料转化成所要合成的再在较高温度下烧结，使原料转化成所要合成的陶瓷晶体纤维。该类纤维的合成，关键在于原料陶瓷晶体纤维。该类纤维的合成，关键在于原料及先驱体的选择。及先驱体的选择。这里所说的氧化铝纤维包括：这里所说的氧化铝纤维包括： 氧化铝纤维（氧化铝含量大于氧化铝纤维（氧化铝含量大于70）；）； 硅酸铝纤维（氧化铝含量小于硅酸铝纤维（氧化铝含量小于70）。）。 对于氧化铝含量小于对于氧化铝含量小于70的纤维，可用氧化
23、铝与氧化硅的纤维，可用氧化铝与氧化硅按一定配比混合，然后在按一定配比混合，然后在2000以上的高温下熔融，在用熔以上的高温下熔融，在用熔喷法或离心甩丝法制取。喷法或离心甩丝法制取。 对于氧化铝含量大于对于氧化铝含量大于70的纤维，因原料熔点高，熔的纤维，因原料熔点高，熔融有困难，所以，可用铝盐的水溶液与聚乙烯醇或聚氧乙融有困难，所以，可用铝盐的水溶液与聚乙烯醇或聚氧乙烯等水溶性高聚物混合，再加入水溶性有机硅聚合物作为烯等水溶性高聚物混合，再加入水溶性有机硅聚合物作为硅源，制成纺丝液。然后用高速气流喷吹纺丝，再在空气硅源，制成纺丝液。然后用高速气流喷吹纺丝，再在空气中烧结至中烧结至1000以上，
24、使有机质分解脱除，便可制得氧化铝以上，使有机质分解脱除，便可制得氧化铝含量为含量为 95，氧化硅含量为，氧化硅含量为 5的氧化铝短纤维。的氧化铝短纤维。（1）杜邦公司法）杜邦公司法 -Al2O3(0.5 m)Al(OH)3少量少量Mg(OH)2粘稠粉浆粘稠粉浆混合混合纺丝纺丝煅烧煅烧空气空气1000火焰烧结火焰烧结1500数秒钟数秒钟氧化铝纤维氧化铝纤维（2）3M公司法公司法醋酸铝醋酸铝硅溶胶硅溶胶二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺粘性凝胶粘性凝胶水水纺丝纺丝热处理热处理800900烧结烧结1000氧化铝纤维氧化铝纤维（3）住友公司法）住友公司法烷基铝或烷基铝或烷氧基铝烷氧基铝聚铝氧烷聚铝氧烷水解水解缩
25、合缩合粘胶粘胶有机溶剂有机溶剂混合混合纺丝纺丝预烧预烧200(B2O3) NH3 NH3 (BN)x(B2O3)y(NH3)z H2O（x、y、z 随反应条件而变化）随反应条件而变化）350(BN)x(B2O3)y(NH3)z BN (B2O3) H2O惰气惰气1800采用无机先驱转化法合成氮化硼纤维时，在氮采用无机先驱转化法合成氮化硼纤维时，在氮化过程中，是由氨气通过氧化硼纤维表面微孔向内化过程中，是由氨气通过氧化硼纤维表面微孔向内部渗透，从而实现氮化的。部渗透，从而实现氮化的。对于直径较粗的纤维，由于在表层形成一层致对于直径较粗的纤维，由于在表层形成一层致密的密的BNBN相，因而造成芯部相
26、，因而造成芯部 B B2 2O O3 3 氮化不彻底。氮化不彻底。这种未氮化的这种未氮化的 B B2 2O O3 3 在高温下会发生熔融，并在高温下会发生熔融，并向纤维向纤维外层迁移，在纤维内部留下裂纹或孔洞，使外层迁移，在纤维内部留下裂纹或孔洞，使纤维性能降低。纤维性能降低。因此，使用本法制备的氮化硼纤维性能不稳定。因此，使用本法制备的氮化硼纤维性能不稳定。这是该种方法的缺点。这是该种方法的缺点。这是一种以含这是一种以含B的有机化合物为先驱体的有机化合物为先驱体来制备氮化硼的方法。常用的有机先驱体有：来制备氮化硼的方法。常用的有机先驱体有：B，B，B三氨基三苯基硼杂氮；三氨基三苯基硼杂氮；B
27、三氨基三氨基N（三硅烷基）环硼氮烷及其缩合物；（三硅烷基）环硼氮烷及其缩合物；B，B，B三甲胺基环硼氮烷。三甲胺基环硼氮烷。有机先驱转化法合成工艺：有机先驱转化法合成工艺：B，B，B三氨基三氨基三苯基硼杂氮三苯基硼杂氮可熔性硼氮可熔性硼氮聚合物聚合物苯胺苯胺250熔融纺丝熔融纺丝先驱丝先驱丝不熔化处理不熔化处理氮气氮气升温升温烧结烧结氮气氮气1800氮化硼纤维氮化硼纤维B，B，B三甲三甲胺基环硼氮烷胺基环硼氮烷热缩合热缩合10十二烷基胺十二烷基胺加热加热硼氮杂环硼氮杂环大分子大分子熔融纺丝熔融纺丝100烧结烧结1000白色氮化硼纤维白色氮化硼纤维1400工艺之一：工艺之一：工艺之二：工艺之二：
28、有机先驱转化法是制备连续硼化物纤维的理想方法，而无机先驱转有机先驱转化法是制备连续硼化物纤维的理想方法，而无机先驱转化法由于工艺上仍存在问题，不易制得质量好的连续纤维。化法由于工艺上仍存在问题，不易制得质量好的连续纤维。 氮化硼的结构类似石墨，又称氮化硼的结构类似石墨，又称“白色石墨白色石墨”。其具有很多。其具有很多独特的性能：独特的性能： 具有优良的耐氧化稳定相（优于石墨）。氮化硼纤维在具有优良的耐氧化稳定相（优于石墨）。氮化硼纤维在850900开开始氧化，但氧化生成的始氧化，但氧化生成的B2O3膜具有保护作用，从而阻止深度氧化。在膜具有保护作用，从而阻止深度氧化。在惰性气体中可在惰性气体中
29、可在2500以上保持稳定。以上保持稳定。 具有良好的高温耐腐蚀性能。可在具有良好的高温耐腐蚀性能。可在1380熔融铸铁中保持一分钟，在熔融铸铁中保持一分钟，在800熔融铝中保持熔融铝中保持5小时，无明显腐蚀现象。小时，无明显腐蚀现象。 在较宽的温度范围内有特别高的电阻率。在较宽的温度范围内有特别高的电阻率。25时电阻率为时电阻率为1014 cm，在在800时为时为1010 cm。 具有优良的热传导性能。可与不锈钢相比。具有优良的热传导性能。可与不锈钢相比。 具有很低的介电损耗和介电常数。具有很低的介电损耗和介电常数。 具有较高的中子吸收能力。这与纤维中有具有较高的中子吸收能力。这与纤维中有 1
30、0B 同位素存在有关。同位素存在有关。 用途：特别适用于空间应用，如抗烧蚀罩、电绝缘器、用途：特别适用于空间应用，如抗烧蚀罩、电绝缘器、天线窗、防护服、重返大气层的降落伞、火箭喷管鼻锥等。天线窗、防护服、重返大气层的降落伞、火箭喷管鼻锥等。四、氮化硅（四、氮化硅（Silicon Nitride）纤维的合成）纤维的合成 氮化硅纤维的合成主要采用二步法进行。第一步是合成含氮化硅纤维的合成主要采用二步法进行。第一步是合成含有有Si-N键的聚硅氮烷（键的聚硅氮烷（Polysilazane）；第二步是将聚硅氮烷）；第二步是将聚硅氮烷熔融纺丝，再高温烧结而成。熔融纺丝，再高温烧结而成。CH3SiCl3或或
31、(CH3)2SiCl2硅氮树脂硅氮树脂具聚硅氮烷结构具聚硅氮烷结构六甲基二硅氮烷六甲基二硅氮烷CH3NH2聚硅氮烷聚硅氮烷氯硅烷氯硅烷或或 含氯二硅烷含氯二硅烷H2SiCl2含氢聚硅氮烷含氢聚硅氮烷氨解氨解熔融纺丝熔融纺丝有机溶剂有机溶剂溶解纺丝溶解纺丝高温烧结高温烧结高温裂解高温裂解氩气中氩气中氮化硅纤维氮化硅纤维二氯硅烷2. 氮化硅纤维的性能与应用氮化硅纤维的性能与应用性能：性能： 具有优良的力学性能具有优良的力学性能 具有卓越的耐高温氧化性能。最高使用温度达具有卓越的耐高温氧化性能。最高使用温度达1300。应用：应用： 氮化硅纤维是金属基和陶瓷基复合材料的优良增强剂，氮化硅纤维是金属基和
32、陶瓷基复合材料的优良增强剂，尤其适用于氮化硅陶瓷。氮化硅陶瓷是制造陶瓷发动机的尤其适用于氮化硅陶瓷。氮化硅陶瓷是制造陶瓷发动机的理想材料，其制成的涡轮增压器转子性能优于镍系耐热合理想材料，其制成的涡轮增压器转子性能优于镍系耐热合金。金。五、碳化硅（五、碳化硅（Silicon Carbide）纤维的合成）纤维的合成 碳化硅纤维是由硅和碳组成的多晶纤维。其合成方法碳化硅纤维是由硅和碳组成的多晶纤维。其合成方法主要有气相法和烧结法。主要有气相法和烧结法。 本法是以含碳硅的高聚物为先驱体，经纺丝后再烧结，本法是以含碳硅的高聚物为先驱体，经纺丝后再烧结，即得碳化硅纤维。即得碳化硅纤维。 烧结法是日本首先
33、研制成功的。烧结法是日本首先研制成功的。70年代日本用烧结法制年代日本用烧结法制得了直径细、高强度、高模量的得了直径细、高强度、高模量的 SiC 纤维，并在纤维，并在1983年实现年实现了连续了连续 SiC 纤维的工业化生产。该纤维的商品名为纤维的工业化生产。该纤维的商品名为Nicalon。 80年代末，美国利用烧结法以沥青和硅原料制得连续年代末，美国利用烧结法以沥青和硅原料制得连续 SiC 纤维，使合成成本有效降低。纤维，使合成成本有效降低。Nicalon 的工艺流程为：的工艺流程为：二甲基二氯硅烷二甲基二氯硅烷反应反应聚硅烷聚硅烷聚合聚合聚碳硅烷聚碳硅烷纺丝纺丝不熔化处理不熔化处理碳化碳化
34、碳化硅纤维碳化硅纤维SiCCH3SiClClCH3CH3SiCH3nCH3HSiCHHn金属钠金属钠N2130140n3050白色粉末白色粉末高压釜高压釜400470（以聚硼硅（以聚硼硅氧烷为催化氧烷为催化剂时，常压剂时，常压350400）熔体纺丝法熔体纺丝法干式纺丝法干式纺丝法1015 m空气、氧、臭氧空气、氧、臭氧200真空或惰性气体真空或惰性气体12001500晶粒均匀，晶粒均匀，粒径粒径10 nmNicalon 的特征：的特征： 抗拉强度和抗拉模量高，比重小。抗拉强度和抗拉模量高，比重小。 耐热性优良。在氧化性气氛中，耐热性优良。在氧化性气氛中，1100仍保持抗拉强度仍保持抗拉强度2.
35、0GPa 以上。以上。 与金属反应能力小。在与金属反应能力小。在1000以下几乎不与金属反应，以下几乎不与金属反应，是金属基复合材料极有前景的增强剂。是金属基复合材料极有前景的增强剂。 具有半导体性。其电阻率随热处理温度变化而变化（随具有半导体性。其电阻率随热处理温度变化而变化（随热处理温度升高而降低），可望用作电磁波吸收材料热处理温度升高而降低），可望用作电磁波吸收材料。 蠕变特征。在蠕变特征。在1000以上出现蠕变现象，并且服从经典以上出现蠕变现象，并且服从经典的蠕变方程。的蠕变方程。 直径细，直径细，1015 m，有一定的柔韧性。，有一定的柔韧性。 本法是采用化学气相沉积法在连续的芯材纤
36、本法是采用化学气相沉积法在连续的芯材纤维（钨丝或碳丝）上沉积维（钨丝或碳丝）上沉积 SiC 后再经表面涂层而后再经表面涂层而制得的连续制得的连续 SiC 纤维。其工艺是在管式反应器中纤维。其工艺是在管式反应器中采用水银电极直流加热或射频加热，将硅烷如采用水银电极直流加热或射频加热，将硅烷如 CH3SiCl3，CH3HSiCl2或它们的混合物与氢气混或它们的混合物与氢气混合后，导入反应器，在灼燃的芯丝表面裂解为合后，导入反应器，在灼燃的芯丝表面裂解为 SiC，并沉积在芯丝表面。，并沉积在芯丝表面。2. SiC 纤维的应用纤维的应用l 用作树脂基复合材料的增强剂。制得的复合材料用作树脂基复合材料的
37、增强剂。制得的复合材料层间剪切强度高，达层间剪切强度高，达120MPa，与碳纤维增强塑与碳纤维增强塑料相当，可用作结构材料、吸波材料等，在航空、料相当，可用作结构材料、吸波材料等，在航空、汽车等领域有汽车等领域有广阔的应用。广阔的应用。l 用作金属基复合材料的增强剂。用其增强的铝基用作金属基复合材料的增强剂。用其增强的铝基复合材料是航空航天领域的先进复合材料，且因复合材料是航空航天领域的先进复合材料，且因其受中子辐射时，感应辐射能小，故也可用作核其受中子辐射时，感应辐射能小，故也可用作核反应堆材料。反应堆材料。火山熔岩火山熔岩玄武岩玄武岩玄武岩连续纺丝玄武岩连续纺丝玄武岩丝玄武岩丝玄武岩布玄武
38、岩布玄武岩纤维在许多技术指标方面优于玻璃纤维，其使用温度玄武岩纤维在许多技术指标方面优于玻璃纤维，其使用温度范围为：范围为：269900，玻璃纤维为，玻璃纤维为60450。Flow chart of the fiber and pellet forming process.用直径为用直径为0.5mm的喷的喷嘴注模成型，嘴注模成型，制成纤维。制成纤维。l PZT陶瓷纤维制备工艺陶瓷纤维制备工艺SEM micrographs of PZT ceramic fibers. (a) general view; (b) microstructureCeO2ZrO2 陶瓷纤维陶瓷纤维SEM micrographs of Ce0.67Zr0.33O2 ceramic fibers calcined at 1000 for 6 h. (a) well-defined fiber texture;(b) mixture of dense and hollow fibers.CeO2ZrO2 陶瓷纤维陶瓷纤维一、晶须的生长机制？晶须的主一、晶须的生长机制？晶须的主要性能与用途？要性能与用途？二、陶瓷纤维合成的基本原理？二、陶瓷纤维合成的基本原理？
