Vláknitý krystal (také knír , whisker z anglického whisker ) - monokrystal s velmi vysokým charakteristickým poměrem s typickým poměrem délky (0,5 mm - 5 mm) k průměru (0,5 - 50 mikronů ) cca 100:1 - 1000:1 . Průřez krystalů je mnohoúhelník, jehož tvar (trojúhelník, šestiúhelník, čtverec) závisí na struktuře krystalové buňky a směru osy růstu . Vznikající anizotropní tvar whiskeru je známkou anizotropie samotného materiálu nebo specifických podmínek růstu.
Velikostní efekt se zmenšením průměru vede k virtuálnímu vymizení dislokací a ideálnímu povrchu, což vede ke stonásobnému zvýšení pevnosti oproti masivním (obyčejným) monokrystalům. Absence defektů také zvyšuje tepelnou a elektrickou vodivost a u feromagnetik i koercitivní sílu (až 40 kA/m na vousech železa ). Feromagnetika a feroelektrika ve whiskeru obvykle tvoří strukturu s jednou doménou .
Vláknité krystaly zlata, stříbra, mědi, cínu, olova, síry, oxidů a silikátů se nacházejí v přírodě, kde se tvoří pomalu (po tisíciletí[ objasnit ] ) a jsou často inkluzemi uvnitř jiných minerálů (např. rutil tvoří jehlice uvnitř rubínů a křemene ). První zmínky ve vědecké literatuře pocházejí z 16. století.
Whiskery se používají v přírodních kompozitních materiálech . Tyto (špatně pojmenované, protože jsou vlastně umělé) eutektické materiály získávají během eutektické reakce směrovou strukturu (např. NiAl matrici lze vyztužit rheniem , výroba takových materiálů je obtížná kvůli pomalé krystalizaci potřebné pro růst vláknitých struktur.
Whiskery hrají důležitou roli jak ve vědě, protože umožňují provádět experimenty k potvrzení výpočtů pevnosti krystalové mřížky , tak ve výrobě, kde se pro vyztužení používají dlouhá vlákna z boru , uhlíku a karbidu křemíku . Největší pevnost v podobě kníru vykazují oxidy , karbidy , boridy , nitridy (Al 2 O 3 , B 4 C, SiC, AlN, Si 3 N 4 ), které se také vyznačují vysokým modulem pružnosti , lehkost, odolnost vůči vysokým teplotám a inertnost – ale kvůli problémům s orientací vousů u kompozitních materiálů se nepoužívají.
Whiskery se používají v průmyslu pro senzory malých rozměrů ( Hallovy senzory , teploměry , tenzometry ) a katody s emisemi v poli . Slibné oblasti použití také zahrnují membránové filtry , tepelnou ochranu , substráty pro katalyzátory , látkové elektrody pro pokročilé baterie.
Z BDT: