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科学家们希望能找到一种特别耐高温的材料晶体定向生长

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科学家们希望能找到一种特别耐高温的材料晶体定向生长

发布日期:2018-07-20 00:00 来源:http://www.mssx0607.com 点击:

  以目前的技术而言,要实现燃气轮机效率大化,须提高温度。现代燃气轮机的热效率已达到42%以上,是高效、清洁的动力设备,然而要实现这样的热效率,燃气轮机的高温度需要达到1500℃,普通材料到了这个温度,必然化为一团气体,所以科学家们希望能找到一种特别耐高温的材料晶体定向生长是发生在固-液(或晶-液)界面上。通常为保证晶体粒生长只需使固-液界面附近很小区域熔体处于过冷态,绝大部分熔体处于过热态(温度高于Te )。已生长出的晶体温度又需低于Te。就是说整个体系由熔体到晶体的温度由过热向过冷变化。过热与过冷区的界面为等温区。此面与晶体生长界面间的熔体为过冷熔体。且过冷度沿晶体生长反方向逐渐增大。晶体的温度低。这种由晶体到熔体方向存在的温度梯度是热量输运的必要条件。热量由熔体经生长面传向晶体,并由其转出。

  不是每一个化合物都可以很容易地长成单晶,或者在短时间内很容易地拿到单晶,但是你只有多做,做很多种类似结构的物质才有可能得到一个单晶结构,而且这种长出来的过程不是你刻意的,往往在你重结晶的过程中单晶就悄无声息地出现了! 当天气寒冷时,水蒸气凝结成了窗花,这是水遇冷凝结成晶体的一种形式,金属结晶也是利用了温度冷热差这个原理。单晶叶片的生长非常不易,温度梯度、液体密度都可能让晶体长歪,或者长出其他的晶体来,但控制温度和密度“晶体越长越难控制”,任忠鸣说。就像一列纵队,后面的人看前面的后脑勺对齐,但是人越多,要保持队伍的笔直就越难。高温溶液法生长的结晶物质,须在高温下,溶于助溶剂,形成过饱和溶液。因此,助溶剂选择,溶液相关系的确定,是溶液生长晶体的先决条件。

  单晶叶片的生长涉及到复杂的生长工艺,在定向晶体的基础上摆一个螺旋形的模具,利用类似生物优胜劣汰的法则,让一堆晶体中长得快的一个迅速达到螺旋的顶端,封闭其他晶体的生长通道,是形成单晶叶片的关键技术。以镍基合金做成的单晶材料,能承受1100℃的高温。多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的原料,多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。


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