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Verfahren zur Herstellung von großen ß-Siliciumcarbid-Fasern Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von großen ß-Siliciumcarbid-Fasern
aus Si02 und C durch Erhitzen unter verringertem Druck.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man in einem Reaktionsraum
eine Mischung aus Kohlenstoff und Kieselerde im Molverhältnis von etwa 1: 1 bis
3,5: 1 unter gleichzeitigem Evakuieren auf mindestens etwa 0,3 mm Hg auf eine Temperatur
von mindestens etwa 1375°C, jedoch nicht mehr als etwa 1550°C erhitzt, anschließend
eine Stickstoff-Wasserstoff-Atmosphäre herstellt, in der der Anfangsdruck des Stickstoffs
etwa 50 bis 150 mm Hg und derjenige des Stickstoff-Wasserstoff-Gemisches etwa 400
bis 700 mm Hg beträgt, wobei die Temperatur bis zur Ausbildung der gewünschten Fasern
aufrechterhalten wird, und schließlich die Fasern auf Raumtemperatur kühlt.
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Die Herstellung von Siliciumcarbid aus Si02 und C durch Erhitzen unter
verringertem Druck ist bekannt. Gegenstand der Erfindung ist jedoch nicht einfach
die Herstellung von Siliciumcarbid, sondern die Herstellung von großen Fasern aus
Siliciumcarbid.
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Für die Herstellung großer Siliciumcarbidkristalle wurden bisher fünf
Verfahren bekannt. Das erste besteht in einer Kristallisation aus flüssigem Siliciumcarbid
und erfordert außerordentlich hohe Drücke, wie sie bei der synthetischen Herstellung
von Diamanten angewandt werden, da Siliciumcarbid unter normalen Bedingungen keine
flüssige Phase bildet. Die erforderlichen hohen Drücke und Temperaturen haben die
Anwendung dieses Verfahrens stark begrenzt.
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Das zweite Verfahren besteht in der Kristallisation aus einer Lösung.
Als Lösungsmittel dient Silicium mit einer Temperatur von etwa 1700°C, in dem Kohlenstoff
eine merkliche Löslichkeit besitzt. Ein anderes geeignetes Lösungsmittel ist Zinn,
obwohl in diesem die Löslichkeiten von Kohlenstoff als auch von Silicium bei praktisch
anwendbaren Temperaturen gering ist. Die Verwendung von Silicium als Lösungsmittel
führt zu Kristallen mit einem Siliciumüberschuß. Der Hauptnachteil dieses Verfahrens
liegt jedoch im Schmelztiegelproblem, da das Silicium bei seinem Schmelzpunkt (1420°C)
oder bei höheren Temperaturen durch das Tiegelmaterial verunreinigt wird, so daß
keine Kristalle guter Reinheit erhalten wurden.
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Das dritte Verfahren besteht in einer thermischen Zersetzung. Wenn
flüchtige Verbindungen des Siliciums und Kohlenstoffs auf eine ausreichend hohe
Temperatur erhitzt werden, tritt eine thermische Zersetzung zu Silicium und Kohlenstoff
ein. Man zersetzte daher gleichzeitig Silicium- und Kohlenstoff verbindungen unter
Bildung von SiC. Die Ausbeuten einer solchen thermischen Zersetzung waren sehr gering.
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Das vierte Verfahren besteht in einer thermischen Reduktion und ähnelt
dem dritten Verfahren mit der Abweichung, daß die gleichzeitige Zersetzung der Silicium-
und Kohlenstoffverbindungen in Gegenwart von Wasserstoff durchgeführt wird. Auf
diese Weise erhielt man aus Gemischen von Siliciumtetrachlorid (SiCW, Toluol (C.HS)
und Wasserstoff (Hz) oder Methyltrichlorsilan (CH,SiC13) und Wasserstoff (Hz) erfolgreich
Kristalle und faserige Gebilde.
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Die Ausbeuten waren jedoch sehr gering, und die Fasern enthielten
eine solch beträchtliche Menge SiO2, daß zur Entfernung sorgfältiges Waschen mit
konzentrierter Fluorwasserstoffsäure notwendig war.
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Das fünfte Verfahren besteht in einer Sublimation und erfolgt bei
der üblichen Herstellung von SiC in großtechnischem Maßstab durch Umsetzung von
Sand und Koks in einem elektrischen Ofen. Ziel dieses Verfahrens ist die Herstellung
sehr feiner Kristalle für Schleifpulver, doch bildet sich manchmal in der Beschickung
aus Sand und Koks ein Hohlraum, in dem ziemlich große Kristalle entstehen. Bei hohen
Temperaturen bildet sich aus der Kieselerde und dem Kohlenstoff polykristallines
SiC, das während des Kristallwachstums sublimiert. Bezüglich dieses Verfahrens wurden
zahlreiche Untersuchungen angestellt. Die benötigten Ausgangsstoffe sind verhältnismäßig
preiswert und bieten daher die Möglichkeit der Entwicklung eines großtechnischen
Verfahrens zur Herstellung von Siliciumcarbidkristallen an.
Bei
diesen Verfahren wurde zum größten Teil bei Temperaturen über 2000°C, gewöhnlich
bei Temperaturen von 2200 bis 2700°C, in einem Ofen gearbeitet, der auf ein hohes
Vakuum gebracht und in dem anschließend eine Argon-, Helium- oder Wasserstoffatmosphäre
hergestellt wurde. Man erhielt dabei Kristalle von dem bei niedriger Temperatur
entstehenden kubischen ß-SiC sowie von dem bei hoher Temperatur entstehenden hexagonalen
a-SiC. In einigen Fällen, bei denen in einer Wasserstoffatmosphäre gearbeitet wurde,
entstanden faserige Gebilde aus hexagonalem a-SiC. Die Menge dieser Fasern war jedoch
gering, und die für ihre Bildung erforderlichen Temperaturen betrugen 2000°C und
mehr. Darüber hinaus war ihre Größe alles andere als einheitlich; sie schwankte
von hauptsächlich submikroskopischen Fasern bis zu einigen wenigen mit einer Länge
von 2 cm und einem Durchmesser von 5 t,.
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Fasern aus SiC zeigen jedoch außergewöhnliche physikalische Eigenschaften,
die nutzbar gemacht werden könnten, wenn sich ein praktisches Verfahren zu ihrer
Herstellung finden ließe.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung großer ß-Siliciumcarbid-Fasern
ist verhältnismäßig einfach und läßt sich wirtschaftlich durchführen. Die benötigten
Ausgangsstoffe sind leicht zugänglich und preiswert und werden praktisch vollständig
umgesetzt. Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet also mit hohem Wirkungsgrad.
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Man erhält mit ihm Fasern mit einem verhältnismäßig einheitlichen
Durchmesser von etwa 1 bis 5 [. und Längen bis zu 7,5 cm und mehr.
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Bei der Lösung der erfindungsgemäß gestellten Aufgabe wurde gefunden,
daß große ß-Siliciumcarbid-Fasern durch Umsetzung von Kohlenstoff und Kieselerde
in einer Stickstoff-Wasserstoff-Atmosphäre entstehen, die durch thermische Dissoziation
von Ammoniak hergestellt werden kann, wenn man bestimmte Mengen Kohlenstoff und
Kieselerde innerhalb des angegebenen Temperaturbereichs bei den angegebenen Drücken
des dissoziierten Ammoniaks oder des Stickstoff-Wasserstoff-Gemisches erhitzt.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Kohlenstoff
und Kieselerde in einem Molverhältnis von etwa 1:1 bis 3,5: 1 gemischt. Dann
wird das Gemisch in einen Ofen eingeführt, der unter gleichzeitigem Evakuieren auf
mindestens 0,3 mm Hg auf eine Temperatur von mindestens 1375°C, jedoch nicht mehr
als etwa 1550°C, erhitzt wird. Dann stellt man durch Einführung von Ammoniak mit
einem Anfangsdruck von etwa 100 bis 400 mm oder durch Einführung eines Stickstoff-Wasserstoff-Gemisches
mit einem Anfangsdruck von mindestens 400 bis zu 700 mm Hg, in dem der Partialdruck
des Stickstoffs zwischen 50 und 150 mm beträgt, eine Stickstoff-Wasserstoff-Atmosphäre
her. Diese Bedingungen hält man so lange aufrecht, bis die gewünschte Faserbildung
erreicht ist. Im allgemeinen erfordert dies mindestens etwa 1 Stunde, jedoch nicht
mehr als etwa 50 Stunden. Bevorzugt werden etwa 3 bis 12 Stunden. Danach wird das
Produkt auf Raumtemperatur gekühlt. Versuche haben gezeigt, daß Fasern entstehen,
wenn das Verhältnis Wasserstoffdruck zu Stickstoffdruck bei einem Gesamtdruck von
mehr als 400 mm 2: 1 bis 9 : 1 beträgt. Die obere Grenze für das Molverhältnis Kohlenstoff
zu Kieselerde beträgt etwa 3,5: 1. Gemische, die größere Mengen Kohlenstoff enthalten,
lassen nach beendetem Faserwachstum einen unerwünscht großen Rückstand an nicht
umgesetztem Kohlenstoff zurück. Beträgt andererseits das Mengenverhältnis Kohlenstoff
zu Kieselerde weniger als 1:1, so ist die Kohlenstoffmenge zu gering, um eine wirtschaftliche
Faserausbeute zu erreichen. Im Idealfall liegen das kohlenstoffhaltige und das kieselerdehaltige
Material in solchen Mengen vor, daß sie vollständig umgesetzt werden und kein nicht
umgesetztes Material zurückbleibt.
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Ein sehr gutes Faserwachstum erzielt man mit außergewöhnlich reinen
Ausgangsmaterialien. Die besten Ausbeuten werden dagegen mit rohen grobkörnigen
Ausgangsmaterialien, wie Sand, Koks und Holzkohle, erhalten. Die Möglichkeit der
Verwendung solcher Ausgangsmaterialien hat die Herstellung großer Siliciumcarbid-Fasern
in großtechnischem Maßstab zur Wirklichkeit gemacht. Obwohl für eine maximale Faserausbeute
Gase von höchster Reinheit bevorzugt werden, erzielt man auch mit weniger reinen
Materialien ein ausgezeichnetes Faserwachstum.
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In den folgenden Beispielen bildete ein feuerfestes Rohr, das mit
Platindraht auf solche Weise umwickelt war, daß längs des Rohres ein Temperaturgefälle
entstand, den Ofen oder Reaktionsraum. Ein feuerfestes Schiffchen, das ein Gemisch
aus Sand und Holzkohle enthielt, wurde dann an einer Stelle des feuerfesten Rohres
angeordnet, an der die gewünschteTemperatur erreicht werden konnte. Der Ofen wurde
unter Evakuierung auf mindestens 0,3 mm, vorzugsweise auf 0,1 mm oder noch weniger,
wodurch verunreinigende Dämpfe entfernt wurden, auf eine Temperatur von etwa 1170°C
im Bereich des feuerfesten Schiffchens erhitzt. Dann wurde gasförmiges Ammoniak
oder ein Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch bis zum gewünschten Druck eingeführt und
die Temperatur rasch erhöht, bis das Schiffchen die gewünschte Temperatur erreicht
hatte. Es wurde während einer vorbestimmten Zeit auf dieser Temperatur gehalten.
Dann wurde der Ofen auf unter etwa 400°C gekühlt, mit Luft auf Atmosphärendruck
gebracht und das Schiffchen zur Untersuchung herausgenommen.
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Man erhielt hell- bis dunkelgrüne Fasern mit einer durchschnittlichen
Länge von etwa 2,5 cm, wobei einzelne Fasern länger als 7,6 cm waren, und einem
etwa einheitlichen Durchmesser zwischen 2 und 4 V., so daß das maximale Verhältnis
Länge zu Durchmesser etwa 40 000: 1 betrug. Durch Röntgenanalyse wurden die Fasern
als kubisches ß-Siliciumcarbid identifiziert. Bei starker Vergrößerung zeigen die
Fasern eine unregelmäßige Oberfläche, und in einigen Fällen scheinen sie durch eine
schraubenartige Verschiebung gewachsen zu sein. In der Literatur wurde bereits erwähnt,
daß das Wachsen der Siliciumcarbidkristalle nach einem Schraubenverlagerungsmechanismus
erfolgt (A. R. V e r m a, Phil. Mag., 42, S.1005 [1951]).
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Beim Waschen der Fasern mit 48°/jger Fluorwasserstoffsäure wurde ein
geringer Gewichtsverlust beobachtet. Dieser Gewichtsverlust zeigt das Vorhandensein
von Kieselerde an. Es ließ sich nicht feststellen, ob diese Kieselerde in Form einer
Hülle um den Siliciumcarbidkern vorliegt. Die großen Fasern erscheinen unter dem
Elektronenmikroskop undurchsichtig und erschweren die Identifizierung einer solchen
Hülle. Die Auflösung mit einem üblichen Mikroskop erwies sich als ungenügend. Mikroskopische
Untersuchungen zeigten jedoch in geringem Umfang Fremdablagerungen in Form, von
Fasern und unregelmäßige
Verwachsungen mit den Siliciumcarbid-Fasern.
Diese Fremdablagerungen sind durchsichtig, zeigen keine Doppelbrechung, haben einen
Brechungsindex wenig unter 1,5 und sind in Fluorwasserstoff vollkommen löslich.
Man nimmt an, daß dieses Material tatsächlich aus SiO2 besteht, das durch Disproportionierung
von Siliciummonoxyd (Si0) während des Faserwachstums entsteht.
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In der folgenden Tabelle ist das chemische Verhalten von Siliciumdioxyd,
Silicium und Siliciumcarbid in ausgewählten sauren Reagenzien wiedergegeben. Die
HF- HN03 Mischung erhält man durch Zugabe von wenigen Tropfen konzentrierter HNO3
zu mehreren Tropfen 48°/oigem HF. Bei der Herstellung einer geeigneten Testmischung
zeigte sich kein kritisches Verhältnis bezüglich der Konzentrationen der beiden
Säuren.
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Säurelöslichkeiten
| HF HNO3 I HF-HNOs |
| Sio2 ........ löslich unlöslich löslich |
| Si ......... unlöslich unlöslich löslich |
| SiC......... unlöslich unlöslich unlöslich |
Bei den Untersuchungen wird die Faser während der Zugabe des sauren Reagenzes durch
ein Mikroskop beobachtet. Der Auswertung liegen die oben angegebenen Löslichkeiten
zugrunde. Dieser Versuch zeigte die Beständigkeit des Siliciumcarbids gegenüber
Säuren. Das verhältnismäßig inerte Verhalten des Siliciumcarbids gegenüber vielen
üblichen Reagenzien ist bekannt. Diese Eigenschaft erlaubt die Verwendung solcher
Fasern in Berührung mit Säuren und Basen, z. B. als Filterelemente, sowie in korrodierenden
Atmosphären bei hohen Temperaturen.
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Der in den Beispielen verwendete Ofen mit Temperaturgefälle ist in
den F i g. 1 und 2 dargestellt.
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F i g. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung von Siliciumcarbid-Fasern;
F i g. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt längs der Linie 2-2 von F i g. 1.
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Der Ofen besteht nach F i g. 1 im wesentlichen aus einem feuerfesten
Tonerde- oder Silimanitrohr 5, das mit Platindraht 4 umwickelt und mit einer
Isolierung 3 umgeben ist, die sich in einem Stahlgehäuse 2 befindet. Die Drahtwicklungen
besitzen solchen Abstand voneinander, daß sich längs des feuerfesten Rohres ein
Temperaturgefälle ausbilden kann. Eine innere Auskleidung 6 mit geschlossenen Enden
aus feuerfestem Mullit schützt während des Betriebes des Ofens das mit Draht umwickelte
Rohr vor Beschädigung und Korrosion und verhindert gleichzeitig die Berührung der
Reaktionsprodukte und Ausgangsmaterialien mit dem Draht, um ein Versagen des Ofens
zu vermeiden. Die Auskleidung 6 ragt über die Vorderseite des Ofens und ist dort
über eine Glasverbindung 10 mit einem Rohr 11
verbunden. Das Rohr
11 führt über ein Ventil 12 zu einer Vakuumpumpe 13 oder über Ventil
21 zu einer nicht gezeigten Luftquelle. Die Gasatmosphäre kann über das Ventil
14 und die Ammoniak, Stickstoff bzw. Wasserstoff enthaltenden Flaschen
15, 16 und 17 mit ihren Ventilen 18, 19 und 20 hergestellt werden.
Eine ziemlich dicht schließende Platinscheibe 8 dient als Strahlungsschirm, um die
Ableitung von Wärme aus dem Ofen zu beschränken; sie erlaubt jedoch die Herstellung
eines Vakuums und die Einführung einer Gasatmosphäre in den Ofen. Ein feuerfestes
Tonerdeschiffchen 9 wird innerhalb der Auskleidung 6 an einer Stelle angeordnet,
an der die gewünschte Temperatur zuvor ermittelt wurde. Das Schiffchen 9 enthält
ein Gemisch aus Sand und Holzkohle.
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Beim eigentlichen Betrieb der Vorrichtung wird das Schiffchen 9 mit
der Beschickung gefüllt und an die entsprechende Stelle in der Innenauskleidung
geführt. Dann wird der Strahlungsschirm 8 angebracht. Das Rohr 11 ist durch
den Glasanschluß 10 mit der Innenauskleidung 6 verbunden. Der Ofen wird dann
erhitzt, bis im Bereich des feuerfesten Schiffchens 9 eine Temperatur von etwa 1170°C
erreicht ist. Gleichzeitig wird der Reaktionsraum mit der Vakuumpumpe
13 auf ein Vakuum von etwa 0,1 mm gebracht. Dann wird das Ventil 12 geschlossen,
das Ventil 14 geöffnet, so daß das gewünschte Gas aus der geeigneten Zuführfiasche
mit vorbestimmtem Druck über das feuerfeste Schiffchen strömt. Darauf wird die Innenauskleidung
im Bereich des die Beschickung enthaltenden Schiffchens auf die gewünschte Temperatur
erhitzt und auf dieser gehalten. Nach Ablauf der gewünschten Reaktionszeit wird
der Ofen auf etwa 400°C gekühlt, durch Einführung von Luft über das Ventil
21 auf Atmosphärendruck gebracht, das Schiffchen aus dem Ofen entfernt und
die Fasern untersucht.
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Die Schwankungen in der Zusammensetzung des zugeführten Gases und
ihre Wirkung auf die Faserausbeute sind in Tabelle I aufgeführt. Bei jeder Beschickung
betrug das Molverhältnis Holzkohle zu gereinigtem grobem Seesand etwa 1,8:1. Sie
wurde jeweils 12 Stunden bei dem angegebenen Druck bei 1450°C umgesetzt. Die angeführten
Drücke sind Anfangsdrücke, da während der Umsetzung zwischen dem Kohlenstoff und
der Kieselerde Kohlenmonoxyd gebildet wird. Die Ausbeute an großen ß-Siliciumcarbid-Fasern
wurde visuell ermittelt.
| Tabelle I |
| Bei Anfangsdruck, mm Ausbeute an großen |
| spiel |
| N, NH, H, |
| ß-Siliciumcarbid-Fasern |
| 1 25 - 450 Spuren |
| 2 50 - 450 gut |
| 3 50 - f 150 Spuren |
| 4 50i - 250 keine |
| 5 150 - 300 befriedigend |
| 6 150 450 gut |
| 7 160 - - keine |
| 8 500 - - keine |
| 9 300 - 300 keine |
| 10 - - 200 nur submikroskopische |
| Fasern |
| 11 - 50 - keine |
| 12 - 100 - befriedigend |
| 13 - 200 - befriedigend |
| 14 - i 300 - gut |
| 15 - 400 - befriedigend |
| 16 - [ Vakuum keine |
| (0,05 |
Hinsichtlich der Wirkung der Gasatmosphäre auf das Faserwachstum bei einer Reaktionstemperatur
von 1450°C lassen sich folgende Schlußfolgerungen ziehen Beispiel 16 zeigt, daß
für das Faserwachstum eine Gasatmosphäre erforderlich ist. Die Beispiele 7 und 8
lehren, daß Stickstoff allein das Faserwachstum nicht
fördert, während
Beispiel
10 zeigt, daß Wasserstoff allein nur zur Bildung submikroskopischer
Fasern führt. Die wichtigste Beobachtung besteht darin, daß eine Atmosphäre aus
gasförmigem Ammoniak oder einer Stickstoff-Wasserstoff-Mischung erforderlich ist,
um die Bildung großer ß-Siliciumcarbid-Fasern zu fördern. Die Partialdrücke dieser
Gase sind kritisch, vorzugsweise werden 300 mm NH3 oder 150 mm N2 in Verbindung
mit 450 mm H2 angewendet.
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Warum die obigen Gasatmosphären das Faserwachstum fördern, konnte
nicht aufgeklärt werden. Aus der obigen Tabelle läßt sich jedoch schließen, daß
die Faserbildung nicht von Ammoniak-Spaltprodukten, z. B. aktivierten Stickstoffatomen,
abhängig ist. Es wird jedoch als möglich erachtet, daß Stickstoff auf einer wachsenden
Faser adsorbiert wird und zu Stickstoffatomen dissoziert, wodurch bei Ammoniak und
Stickstoffgasen das gleiche Endergebnis erzielt wird. Die grüne Farbe der Fasern
läßt vermuten, daß tatsächlich Stickstoff in die wachsenden Kristalle einverleibt
wird. Reines ß-SiC ist farblos, doch wurde schon festgestellt, daß das Vorhandensein
von Stickstoff zur Entstehung grüner Kristalle führt (J. A. L e 1 y, Ber. Deutsch.
Keram. Gesell., 32, S. 229 [1955]). Dies würde die grüne Farbe der Fasern erklären,
doch ist es bisher nicht gelungen, durch Laboranalysen eindeutig zu bestimmen, in
welchem chemischem Zustand der Stickstoff vorliegt, d. h., ob er als Gas eingeschlossen
ist oder an das Silicium oder den Kohlenstoff gebunden ist.
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Das Faserwachstum wird auch nicht als alleiniges Ergebnis der Wärmeleitfähigkeit
der Gase angesehen. Ein Versuch mit den Beschickungen nach Tabelle 1, jedoch unter
Verwendung einer Atmosphäre aus 150 mm Argon und 450 mm Wasserstoff wurde 12 Stunden
bei 1450°C durchgeführt. Es bildeten sich keine großen Fasern, obwohl die Wärmeleitfähigkeit
von Argon und Stickstoff in der gleichen Größenordnung liegt. Verwendet man jedoch
Stickstoff und Helium, das eine Wärmeleitfähigkeit in der gleichen Größenanordnung
wie Wasserstoff hat, so entstehen wÄ#> derum keine großen Fasern.
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Tabelle II zeigt den Einfiuß der Zeit, Temperatur und des Drucks des
Ammoniakgases auf die Ausbeute an großen grünen Fasern aus ß-Siliciumcarbid. Als
Ausgangsmaterialien dienten kolloidaler Kohlenstoff und Kieselerde höchster Reinheit
im Molverhältnis 3,165: 1.
| Tabelle 11 |
| Bei- Reaktions- Anfangs- Zeit |
| spiel temperatur druck Ausbeute |
| ° C mm Stunden |
| 17 1400 75 7 keine |
| 18 1400 300 7 befriedigend |
| 19 1400 300 12 befriedigend |
| 20 1400 400 12 befriedigend |
| 21 1400 300 16 befriedigend |
| 22 1400 300 24 befriedigend |
| 23 1470 75 5 keine |
| 24 1470 300 3 gut |
| 25 1470 300 7 gut |
Daraus geht hervor, daß das Faserwachstum bei höheren Temperaturen rascher verläuft.
Bei Temperaturen unter etwa 1375'C ist die Ausbeute an großen Fasern selbst nach
sehr langen Reaktionszeiten außerordentlich gering. Bei Temperaturen über etwa 1550°C
wird die Herstellung gleichmäßiger Fasern schwierig. Häufig erscheinen an den Faserenden
kleine Kügelchen aus schimmerndem metallisch aussehendem Material. Einige dieser
Kügelchen sind in dem HF - NH03-Säuregemisch löslich, zeigen also Silicium an, während
andere Kügelchen offensichtlich unlöslich sind und damit eine Umwandlung durch das
in der umgebenden Atmosphäre vorhandene CO zu SiC erkennen lassen. Über den Abschluß
durch das Kügelchen hinaus kann weiteres Wachstum eintreten. Man findet Enden mit
unregelmäßigem Wachstum und Büscheln aus sehr feinen Fasern, die aus der Faserspitze
herauswachsen. Wenn weiteres Wchstum stattfindet, wächst in den meisten Fällen eine
große Faser durch Verdickungswachstum nach unten gegen den unteren Teil der Mutterfaser.
Diese Verdickung der kleineren Faser auf fast 20 #t wurde in verschiedenen Stadien
bis zu einem fast vollständigen Überwachstum beobachtet. Die Versuche haben gezeigt,
daß die Wachstumszeit für die Fasern mindestens etwa 1 Stunde betragen sollte. Stark
verlängerte Reaktionszeiten, d. h. von mehr als etwa 50 Stunden;: führen auch im
bevorzugten Temperaturbereich zu diesen Unregelmäßigkeiten und Verdickungen im Faserwachstum.
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Die hohe Festigkeit und der hohe Elastizitätsmodul der Fasern machen
sie besonders geeignet als Verstärkungsmittel für Kunststoffe, Kautschuk und Gläser.
Sie können auch als Verstärkung für Metalle verwendet werden, wie Versuche gezeigt
haben. Die Fasern sind chemisch inert, und mit den erreichbaren Dimensionen müßten
sich webbare hochtemperaturbeständige Materialien herstellen lassen, die z. B. für
Wiedereintritt-Fallschirme für Raumfahrzeuge und Hochtemperatur-Isolierdecken, verwendbar
sind, um die hervorstechendsten Verwendungszwecke zu nennen. Die Fasern haben ferner
hervorragende elektrische Eigenschaften, die sie für kleinste elektronische Vorrichtungen
geeignet machen.