Основные методы получения нитевидных кристаллов тугоплавких соединений

В.Г. Бабашов, В.В. Викулин, Н.М. Варрик, Т.А. Карасева
UDC
66.017
DOI
10.18577/2307-6046-2026-0-7-119-133
Article PDF (Russian) (1.07 MB)
How to cite
В.Г. Бабашов, В.В. Викулин, Н.М. Варрик, Т.А. Карасева Основные методы получения нитевидных кристаллов тугоплавких соединений // Труды ВИАМ. 2026. № 7. DOI: 10.18577/2307-6046-2026-0-7-119-133. URL: https://www.viam-works.ru/journal/2026/7/9
Keywords
нитевидные кристаллы, тугоплавкие соединения, оксид алюминия, муллит, механизмы роста кристаллов, композиционный материал
Abstract

Нитевидные кристаллы тугоплавких соединений обладают высокими термомеханическими свойствами. Благодаря небольшим размерам и бездефектной структуре они имеют высокие прочность и модуль упругости, что делает их ценным армирующим наполнителем для композиционных материалов. В данной статье рассмотрены основные механизмы модели роста усов оксида алюминия и методы их получения. В последнее время отмечен возрастающий интерес к технологиям получения нитевидных кристаллов. Усы муллита и оксида алюминия могут быть востребованы при производстве композиционных материалов.
 

Reference list
  1. Каблов Е.Н., Антипов В.В. Роль материалов нового поколения в обеспечении технологического суверенитета Российской Федерации // Вестник Российской академии наук. 2023. Т. 93. № 10. С. 907–916.
  2. Ерасов В.С., Сибаев И.Г. Схема разработки и оценки свойств конструкционных авиационных композиционных материалов // Авиационные материалы и технологии. 2023. № 1 (70). С. 61–81. URL: http://www.journal.viam.ru (дата обращения: 10.02.2026). DOI: 10.18577/2713-0193-2023-0-1-61-81.
  3. Доронин О.Н., Артеменко Н.И., Стехов П.А., Воронов В.А. Нанесение керамических слоев теплозащитных покрытий на основе систем Gd2O3–ZrO2–HfO2 и Sm2O3–Y2O3–HfO2 // Авиационные материалы и технологии. 2022. № 3 (68). С. 108–119. URL: http://www.journal.viam.ru (дата обращения: 10.02.2026). DOI: 10.18577/2713-0193-2022-0-3-108-119.
  4. Каблов Е.Н., Щетанов Б.В., Большакова А.Н., Ефимочкин И.Ю., Щербаков Е.Н. Ниобий, армированный волокнами α-Al2O3. Часть 1. Двухкомпонентные композиции // Авиационные материалы и технологии. 2021. № 3 (64). С. 58–77. URL: http://www.journal.viam.ru (дата обращения: 10.02.2026). DOI: 10.18577/2713-0193-2021-0-3-58-77.
  5. Дубровский В.Г., Цырлин Г.Э. Полупроводниковые нитевидные кристаллы: рост, физические свойства и приложения. Учебное издание. СПб.: Ун-т ИТМО, 2019. 128 с.
  6. Козенков О.Д., Сычев И.В., Санников В.Г. Лабораторная технология роста нитевидных кристаллов кремния для датчиков радиотехнических систем // Вестник Воронежского института МВД России. 2022. № 4. С. 152–159.
  7. Сидоров Д.В., Грунин А.А., Шавнев А.А. Реализация технологии химического газофазного осаждения карбида кремния в электронике. Часть 1 // Труды ВИАМ. 2024. № 3 (133). С. 101–116. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 10.02.2026). DOI: 10.18577/2307-6046-2024-0-3-101-116.
  8. Петрушин Н.В., Елютин Е.С., Чабина Е.Б. Фазовые и структурные превращения при направленной кристаллизации с плоским фронтом интерметаллидных эвтектических сплавов на основе никеля // Труды ВИАМ. 2020. № 3 (87). С. 13–29. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 18.03.2026). DOI: 10.18577/2307-6046-2020-0-3-13-29.
  9. Способ выращивания нитевидных кристаллов кремния: пат. 2550732 Рос. Федерация; заявл. 29.06.20; опубл. 01.07.21.
  10. Бабашов В.Г., Варрик Н.М., Карасева Т.А. О возможности получения нитевидных кристаллов нитрида титана из газовой фазы // Стекло и керамика. 2021. Т. 94. № 5. С. 19–25.
  11. Бабашов В.Г., Варрик Н.М., Карасева Т.А. Получение нитевидных кристаллов нитрида титана из газовой фазы // Стекло и керамика. 2021. Т. 94. № 1. С. 12–21.
  12. Abramov D.V., Arakelian S.M., Kochuyev D.A. et al. Laser synthesis of metal oxide crystals with the use of carbon nanotubes // Open Journal of Composite Materials. 2013. Vol. 3. P. 16–20. DOI: 10.4236/ojcm.2013.32A003.
  13. Yu P.-C., Yang R.-J., Tsai Y.-Y. et al. Growth mechanism of single-crystal α-Al2O3 nanofibers fabricated by electrospinning techniques // Journal of the European Ceramic Society. 2011. Vol. 31. No. 5. P. 723–731.
  14. DeVries R.C., Sears G.W. Growth of aluminum oxide whiskers by vapor deposition // The Journal of Chemical Physics. 1959. Vol. 31. No. 5. P. 1256–1257.
  15. Sears G.W. Mercury Whiskers // Acta Metallurgica. 1953. Vol. 1. No. 4. P. 457–459.
  16. Wagner R.S., Ellis W.C. Vapor-liquid-solid mechanism of single crystal growth // Applied Physics Letters. 1964. Vol. 4. No. 5. P. 89–90. DOI: 10.1063/1.1753975.
  17. Wagner R.S., Ellis W.C. Vapor-liquid-solid mechanism of single crystal growth and its application to silicon // Transactions of the Metallurgical Society of AIME. 1965. Vol. 233. P. 1053–1064.
  18. Туманов А.Т., Портной К.И., Грибков В.Н. и др. Кинетика осевого роста нитевидных кристаллов карбида кремния // Доклады Академии наук СССР. Сер.: Кристаллография. 1974. Т. 218. № 5. С. 1089–1092.
  19. Schwoebel R.L. A diffusion model for filamentary crystal growth // Journal Applied Physics. 1967. Vol. 38. No. 4. P. 1759–1765.
  20. Монокристальные волокна и армированные ими материалы: сб. тр. / пер. Б.Г. Арабея, Е.И. Гиваргизова, С.Т. Милейко; под ред. А.Т. Туманова. М.: Мир, 1973. 464 с.
  21. Грибков В.Н., Исайкин А.С., Уманцев Э.Л., Щетанов Б.В. Рост усов α-Al2O3 при окислении алюминия // Известия Академии наук СССР. Сер.: Неорганические материалы. 1972. Т. 8. № 7. С. 1249–1253.
  22. Щетанов Б.В., Грибков В.Н., Исайкин А.С., Силаев В.А. Выращивание нитевидных кристаллов α-Al2O3 по механизму пар–жидкость–твердая фаза // Порошковая металлургия. 1972. № 4. С. 12–15.
  23. Щетанов Б.В., Исайкин А.С., Грибков В.Н. и др. Рост нитевидных кристаллов оксида алюминия при восстановлении оксида алюминия // Физика и химия обработки материалов. 1973. № 1. С. 112–119.
  24. Способ получения нитевидных кристаллов α-окиси алюминия: а.с. 404502 СССР; заявл. 03.10.69; опубл. 22.10.73.
  25. Грибков В.Н., Исайкин А.С., Портной К.И. и др. Методы получения нитевидных кристаллов тугоплавких соединений // Материалы Второй Всесоюз. конф. «Композиционные металлические материалы» / под ред. А.Т. Туманова, К.И. Портного. М., 1971. С. 159–176.
  26. Yang P., Yan R., Fardy M. Semiconductor nanowire: What's next? // Nano Letters. 2010. Vol. 10. No. 5. P. 1529–1536.
  27. Небольсин В.А. Исторический взгляд на механизм роста нитевидных кристаллов пар–жидкость–кристалл: историография проблемы // Bulletin Social-Economic and Humanitarian Research. 2025. Vol. 25 (27). P. 49–65.
  28. Небольсин В.А., Воробьев А.Ю., Swaikat N. Новое понимание механизма роста нитевидных нанокристаллов пар–жидкая капля–кристалл // Неорганические материалы. 2020. Т. 56. № 4. С. 364–370.
  29. Webb W.W., Forgend W.D. Growth and defect structure of sapphire microcrystals // Journal Applied Physics. 1957. Vol. 28. No. 12. P. 1449–1454.
  30. Process for preparing virtually perfect alumina crystals: pat. 3011870 US; appl. 05.09.58; publ. 05.12.61.
  31. Improvements in or relating to productions of alumina whiskers: pat. 1188662 GB; appl. 04.11.66; publ. 22.04.70.
  32. Иванов Д.А., Ситников А.И., Шляпин С.Д. Дисперсноупрочненные волокнистые и слоистые неорганические композиционные материалы: учеб. пособие для студентов вузов / под ред. А.А. Ильина. М.: Московск. гос. индустриальный ун-т, 2010. 228 с.
  33. Process for producing α-alumina whiskers: pat. 3505014 US; appl. 02.05.69; publ. 07.04.70.
  34. Productions of α-alumina whiskers: pat. 1189632; appl. 12.06.66; publ. 29.04.70.
  35. Apparatus for growing whiskers: pat. 3147085 US; appl. 14.09.61; publ. 01.09.64.
  36. Process for preparing virtually perfect alumina crystals: pat. 3011870 US; appl. 05.09.58; publ. 05.12.61.
  37. Preparation of sapphire fibers: pat. 3077380 US; appl. 24.07.59; publ. 12.02.63.
  38. Method of growing alpha-alumina and beta-silicon carbide whiskers: pat. 3409395 US; appl. 05.04.65; publ. 05.11.68.
  39. Production of a form of alumina whiskers: pat. 3947562 US; appl. 04.04.75; publ. 30.03.76.
  40. Preparation and use of mullite whiskers networks: pat. 9211219 WO; appl. 13.12.91; publ. 09.07.92.
  41. Gong W., Li X.-C., Zhu B.-Q. Modeling and Synthesis of Alumina Whiskers Based on the Vapor Deposition Process // Materials. 2017. Vol. 10 (10). Art. 1192. DOI: 10.3390/ma10101192.
  42. Li J., Li W., Nai X. et al. Synthesis and formation of alumina whiskers from hydrothermal solution // Journal of Material Sciences. 2010. Vol. 45. P. 177–181.
  43. Hydrothermal preparation method for aluminum oxide whiskers at low temperature: pat. 101338448 CN; appl. 12.08.08; publ. 07.01.09.
  44. Process for producing aluminum oxide crystal whisker: pat. 101109106 CN; appl. 25.07.07; publ. 23.01.08.
  45. Method of preparing alpha-Al2O3 crystal whisker by carbothermal reduction: pat. 101974782 CN; appl. 19.11.10; publ. 16.02.11.
  46. Method for preparing alumina whiskers by controlling atmosphere: pat. 108130595A CN; appl. 22.12.17; publ. 08.06.18.
  47. Preparation method of aluminum oxide whiskers: pat. 110904494 CN; appl. 20.12.19; publ. 24.03.20.
  48. Preparation method of mullite whiskers: pat. 1303037 CN; №200510044907; appl. 18.10.05; publ. 07.03.07.
  49. Preparation method of mullite whiskers: pat. 115216829 CN; appl. 07.07.22; publ. 21.10.22.
  50. Gu X., Chen P., Wang T. et al. Analysis of Influencing Factors in the Preparation of Mullite Whiskers from Recovering Silicon-Rich Waste under Low-Temperature Conditions // Nanomaterials. 2023. Vol. 13. Art. 1143. DOI: 10.3390/nano13071143.