Trådformet krystal (også overskæg , knurhår fra engelsk whisker ) - en enkelt krystal med et meget højt karakteristisk forhold med et typisk forhold mellem længde (0,5 mm - 5 mm) og diameter (0,5 - 50 mikron ) omkring 100: 1 - 1000: 1 . Tværsnittet af krystaller er en polygon, hvis form (trekant, sekskant, firkant) afhænger af krystalcellens struktur og vækstaksens retning . Den anisotrope form af knurhåren, der opstår, er et tegn på selve materialets anisotropi eller specifikke vækstbetingelser.
Størrelseseffekten med et fald i diameter fører til den virtuelle forsvinden af dislokationer og en ideel overflade, hvilket fører til en stigning i styrke hundredvis af gange sammenlignet med massive (almindelige) enkeltkrystaller. Fraværet af defekter øger også den termiske og elektriske ledningsevne , og for ferromagneter også tvangskraften (op til 40 kA/m ved knurhår af jern ). Ferromagneter og ferroelektrik i et whisker danner normalt en enkelt- domænestruktur .
Trådagtige krystaller af guld, sølv, kobber, tin, bly, svovl, oxider og silikater findes i naturen, hvor de dannes langsomt (i årtusinder[ klargør ] ) og er ofte indeslutninger inde i andre mineraler ( rutil danner f.eks. nåle inde i rubiner og kvarts ). De første omtaler i den videnskabelige litteratur går tilbage til det 16. århundrede.
Whiskers bruges i naturlige kompositmaterialer . Disse (dårligt navngivne, da de faktisk er kunstige) eutektiske materialer får en retningsbestemt struktur under den eutektiske reaktion (for eksempel kan NiAl-matrixen forstærkes med rheniumspændinger , produktionen af sådanne materialer er vanskelig på grund af den langsomme krystallisation, der kræves for væksten af filamentære strukturer.
Whiskers spiller en vigtig rolle både i videnskaben, hvilket gør det muligt at udføre eksperimenter for at bekræfte beregningerne af styrken af krystalgitteret , og i produktionen, hvor lange filamenter af bor , kulstof og siliciumcarbid bruges til forstærkning . Den største styrke i form af et overskæg demonstreres af oxider , carbider , borider , nitrider (Al 2 O 3 , B 4 C, SiC, AlN, Si 3 N 4 ), som også udmærker sig ved et højt elasticitetsmodul , lethed, modstandsdygtighed over for høje temperaturer og træghed - men på grund af problemer med orienteringen af knurhårene i kompositmaterialer bruges de ikke.
Whiskers bruges i industrien til små sensorer ( Hall-sensorer , termometre, strain gauges ) og feltemissionskatoder . Lovende anvendelsesområder omfatter også membranfiltre , termisk beskyttelse , substrater til katalysatorer , stofelektroder til avancerede batterier.
Fra BDT: