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晶须及其应用的研究第一章：综述1.1引言随着现代高科技的迅速发展，复合材料的优异性能越来越引起世界各国的高度重视。
晶须作为制备陶瓷基复合材料、金属基复合材料和聚合物基复合材料的主要补强增韧剂之一，新型复合材料的高速发展在很大程度上推动了各种晶须材料的研发。
1574年，E r k e r L.在铜和银的硫酸矿表面发现了毛发或胡须状物质。
1661年，B o y l e R.比较了石块和玻璃上的银晶须的生长。
1952年美国B e l l电话公司H e r r i n g C.和G a l t J.R.首次在实验室测定了S n晶须的强度，发现其强度远远大于普通金属S n的强度，接近理论强度。
此后，晶须渐渐被人们所关注，有关晶须制备和应用的研究工作逐步开展。
有关晶须的研究主要经历了晶须的制备和应用研究两个阶段，20世纪40年代至60年代，材料科学家大都致力于多种晶须的生长、制备方法及生长机理的研究，但此阶段晶须的研究由于受到制备工艺条件苛刻及晶须产品成本高的限制，仅停留在实验室研究。
随着β-S i C晶须的问世，20世纪70年代晶须的研发才进入应用阶段，此阶段开展了许多晶须增强增韧复合材料方面的研究工作，但价格问题一直阻碍着晶须的广泛应用。
直到20世纪80年代初，美国和日本才实现了大规模生成β-S i C晶须及其它许多晶须新品种，但这些晶须主要还只是用于军事和航空航天等特种行业。
20世纪80年代初期，我国开始对晶须进行初步的研究，起步较晚，但也取得了一定的成绩。
迄今为止，已经开发了100多种不同的晶须。
晶须的应用主要是作为复合材料的增强增韧剂。
晶须增强的研究工作最初是以金属实现的。
20世纪80年代，晶须增强、增韧复合材料机理的研究取得了深入发展，日本、美国走在了前列。
国内的研究起步虽晚，但也取得了较大的成就，如晶须增强金属基复合材料的研究、晶须增强陶瓷基复合材料的研究、晶须增强塑料橡胶复合材料的研究等。
晶须增强增韧复合材料，既能保留基体材料的特点，又能通过晶须的增强、增韧作用改善基体材料的力学性能。
硫酸钙晶须的用途
硫酸钙晶须是由硫酸钙晶体生长出来的细小晶体，具有很高的比表面
积和孔隙度。
因此，硫酸钙晶须在许多领域都有广泛的应用。
一、医药领域
硫酸钙晶须在医药领域中被广泛应用，主要是因为它具有良好的生物
相容性和可吸收性。
硫酸钙晶须可以被人体快速吸收，同时也可以促
进人体组织再生。
因此，它被广泛用于制备人工骨、修复骨折等手术。
二、食品领域
硫酸钙晶须在食品领域中也有着重要的应用。
它可以作为食品添加剂，用于增加食品的营养价值和改善口感。
例如，在乳制品中添加一定量
的硫酸钙晶须可以增加乳制品中的钙含量，并且还可以起到增稠剂的
作用。
三、建筑材料领域
硫酸钙晶须在建筑材料领域中也有着重要的应用。
它可以作为一种优
良的填充材料，用于制备轻质砂浆、轻质混凝土等建筑材料。
同时，
硫酸钙晶须还可以作为一种防火材料，用于制备防火板、防火涂料等。
四、环境保护领域
硫酸钙晶须在环境保护领域中也有着广泛的应用。
它可以作为一种吸
附剂，用于处理废水、废气等工业废弃物。
同时，硫酸钙晶须还可以
用于制备生态砖、生态板等环保材料。
总之，硫酸钙晶须具有广泛的应用前景，在许多领域都有着重要的作用。
随着科技的不断发展和进步，相信硫酸钙晶须将会得到更加广泛
和深入的应用。
硫酸钙晶须的用途
硫酸钙晶须是一种由硫酸钙晶体形成的细长结构，具有多种用途。
本文将从多个角度介绍硫酸钙晶须的应用。
硫酸钙晶须在生物医学领域具有重要的应用。
它可以作为一种生物活性材料，用于骨组织工程、组织修复和再生医学等方面。
硫酸钙晶须具有良好的生物相容性和生物可降解性，可以为细胞提供支架结构，促进组织的生长和修复。
此外，硫酸钙晶须还可以作为药物载体，用于控释药物，提高药物的疗效和稳定性。
硫酸钙晶须在环境领域也有广泛的应用。
由于硫酸钙晶须具有良好的吸附性能和大的比表面积，可以被用作废水处理剂和废气净化剂。
硫酸钙晶须可以吸附重金属离子和有机污染物，净化废水和废气，起到环境保护的作用。
硫酸钙晶须还可以用于建筑材料领域。
它可以用作增强剂，添加到水泥和混凝土中，提高材料的强度和耐久性。
硫酸钙晶须可以填充材料中的微孔和裂缝，增强材料的致密性和抗压性能。
硫酸钙晶须还可以用于电子材料和光学材料领域。
硫酸钙晶须具有良好的光学性能和热学性能，可以用于制备光纤、激光器和光学器件。
硫酸钙晶须还可以用于制备电子器件，如传感器和电容器，提高器件的性能和稳定性。
硫酸钙晶须作为一种多功能材料，具有广泛的应用前景。
它在生物医学、环境、建筑和电子等领域都有重要的作用。
随着科技的不断发展，相信硫酸钙晶须的应用领域还会不断拓展，为各个领域带来更多的创新和进步。
常见的无机晶须材料及其应用中国粉体技术网晶须是由高纯度单晶生长而成的微纳米级的短纤维。
其机械强度等于邻接原子间力产生的强度。
晶须的高度取向结构不仅使其具有高强度、高模量和高伸长率，而且还具有电、光、磁、介电、导电、超导电性质。
氧化锌晶须氧化锌晶须（ZnOw）按结构形态不同可分为针状晶须和立体四针状晶须。
前者与其他针状晶须一样，主要用作复合材料的增强剂；后者因为结构独特，除用于增强外，还可用于制备功能性复合材料。
氧化锌晶须由于其独特的立体四针状结构，可各向同性地改善材料的力学性能，如抗拉、抗弯曲和耐磨性能；同时由于ZnOw 的耐高温性、导热性和低膨胀系数，能提高材料在高温下的化学和尺寸稳定性。
含20%（vol）氧化锌晶须改性的POM、尼龙-66、PBT 树脂，它们的拉伸强度、弯曲强调、弯曲模量、缺口冲击强度、热变形温度均有很大的提高，而线膨胀系数和成型收缩率则有大幅度的降低，在应用中取得了良好的效果；ZnOw 的体积电阻率小于50Ω/cm，又具有高的真实密度（5.8g/cm3），低的堆集密度（0.01-0.5g/cm3），因而它能赋予其复合材料具有吸声、减振和抗振性能，可用于音频机。
另外，ZnOw 具有抗菌、吸收紫外线及红外线的作用,已证明ZnOw树脂基复合材料对大肠杆菌、金色葡萄球菌、铜录假单胞菌等菌种杀灭率达99%。
将ZnOw 加入塑料、橡胶、涂料中,可以制成抗菌冰箱、电话、食品袋和地板等。
ZnOw 还可以应用在原子力显微镜（AFM）和扫描隧道显微镜（STM）探针等方面。
氧化锌晶须用于橡胶等高分子材料还有增加强度、提高抗冲击能力和分散热量的功能。
氧化锌晶须/橡胶复合材料可用于土木建筑、机械结构、铁路轨道、交通运输等领域用于减振降噪材料中。
北京工商大学温变英等以乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（POE-g-GMA）为增容剂，利用熔融共混法制备了聚丙烯（PP）/POE-g-GMA/四针状氧化锌晶须（T-ZnOw）复合材料，借助于SEM、DSC 和其他测试手段对复合材料的结构和性能进行了考查。
粉体材料的高端形态——晶须型材料的特点及应用
晶须是指以单晶形式生长的形态类似于纤维或者针状物，尺寸远小于短纤维的须状单晶体。
晶须可由金属、氧化物、碳化物、无机盐类、石墨、有机聚合物等多种可结晶原材料，在人为控制下以单晶形式生长而成。
由于晶须在结晶时原子结构排列高度有序，故不存在能够削弱晶体的较大缺陷（例如：空洞、位错、结构不完整等晶体缺陷）。
这种特性是的晶须强度接近材料原子间价键的理论强度，远超过目前大量使用的各种增强剂。
晶须早期的工业化产品价格及其昂贵，从而限制了它的应用。
直至较廉价的钛酸钾晶须问世后，晶须的应用才有所突破。
之后又有硫酸钙晶须、碳酸钙晶须等晶须材料开发成功，晶须的应用开始普及。
在已合成的近百种晶须中，普及工业化生产的仅SiC、Si3N4、TiN、
Al2O3、钛酸钾、硫酸钙、莫来石等少数几种。
下面给读者介绍几种常见晶须型粉体材料的特点及其应用。
1、钛酸钾晶须
近年来钛酸钾晶须在制造成本上取得了较大突破，加之其性能十分优异而愈来愈受到关注。
目前，钛酸钾晶须的应用已覆盖复合材料增强剂、摩擦材料、绝缘材料、触媒载体等众多领域。
钛酸钾晶须通常用K2O•nTiO2表示其组成，n=1，2，4，6，8，它们在结构和性能上差异显著，其中以
n=4，6，即四钛酸钾和六钛酸钾晶须在实用价值最大，四钛酸钾具有良好的化学活性；六钛酸钾具有优良的力学和物理性能、稳定的化学性质、优异的耐腐蚀性、耐热隔热性、耐磨性、润滑性、高的电气绝缘性，还具有红外线反射率高、高温下导热系数极低、硬度低的特点。
目前钛酸钾晶须。
综述与专论无机晶须在聚合物中的应用孟季茹 赵 磊 梁国正 贾巧英(西北工业大学化学工程系,陕西西安,710072)摘 要 本文针对无机晶须的各种优异性能,对钛酸钾晶须、硼酸铝晶须、氧化锌晶须、镁盐晶须、硫酸钙晶须、碳酸钙晶须等在聚合物中用于增强、增韧及提高耐磨性、耐热性,改善电性能、减振抗冲、隔音以及改善加工性能等方面的情况进行了详细的综述。
关键词 晶须,聚合物,增强增韧,耐热,耐磨,电性能,减振The applications of inorganic whiskers in polymersM eng Jiru Zhao Lei Liang Guozheng Jia Qiaoying (Department of Chem ical Eng ing eering ,Northwestern PolytechnicalUniversity,Xi .an ,Shanxi 710072)Abstract Some inorg anic whiskers such as potassium titanate,aluminum borate,zinc ox ide,magnesiumhydrox ide sulfate hydrate,calcium sulfate,calcium carbonate,and so on,and their applications in reinforcing and toughing poly mers,improving wearable resistance,thermal,electrical properties and the pr ocessibility of the mater-i als,and decreasing vibr ation w ere review ed in detail.Key words whisker,polymer,reinforcement and toughness,thermal property ,w ear able r esi stance,elec -trical property,decrease of v ibration晶须是以无机物(金属、氧化物、碳化物、卤化物、氮化物、无机盐类、石墨等)和有机聚合物等中的可结晶物为原材料,通过人为控制,以单晶形式生长的形状类似于短纤维,而尺寸远小于短纤维的须状单晶体。
无机晶须（Whisker）是一种具有一定长径的纤维状晶体，具有优良的力学性能、化学稳定性以及再生性能等，被称为二十一世纪的补强材料，在工程塑料、涂料及隔热、绝缘材料等领域具有广泛的应用，开发利用前景广阔。
1无机晶须的制备方法[1-2]目前，晶须材料主要分为有机晶须和无机晶须两大类。
有机晶须主要有纤维素晶须、聚丙烯酸丁酯-苯乙烯晶须、聚4-羟基苯甲酸酯（PHB）晶须等几种类型，在聚合物中应用较多。
无机晶须主要包括非金属晶须和金属晶须两类，其中在聚合物材料中应用较多的是非金属晶须，金属晶须主要用于金属基复合材料中。
非金属晶须中的陶瓷质晶须的强度和耐热性优于金属晶须，是无机晶须中较为重要的一类。
它主要包括炭化硅晶须、氮化硅晶须、莫来石晶须、钛酸钾晶须、硼酸铝晶须、氧化锌晶须、氧化镁晶须、硫酸钙晶须、碳酸钙晶须以及镁盐晶须等。
晶须的制备方法很多，不同的晶须可用不同的方法制备，就是同一种晶须也可用不同的方法制备，若从一般的化学反应状态来分，不外乎气相法、液相法和固相法，气相法中被采用的有蒸发-凝聚法和化学气相法，液相法中通常采用低温蒸发、电解、晶化、添加剂、化学沉淀、胶体、高温熔体等方法，固相法中常用应力诱导和析出法。
1.1气相制备气相制备还可进一步细分为物理气相沉积和化学气相沉积。
物理气相沉积通常是将材料在高温区气化，然后把气相导入温度较低的生长区，以低的过饱和条件凝聚并生长成晶须。
此法可用于熔点较低的金属和金属氧化物，如锌、镉、氧化镁、氧化锌等金属晶须的制备。
化学气相沉积是将金属或者氧化物材料在潮湿的氢气、惰性气体或空气中加热，使其被氧化或者与气体反应，再在温度较低的区域生长成晶须。
此法常用于氧化物晶须、氮化物晶须以及碳化物晶须等的制备。
1.2从溶液中制备从低温水溶液中制备晶须的方法与生长单晶的方法类似，主要是使溶液达到过饱和，从而实现晶须的生长。
水热法制备晶须是目前较为活跃的研究领域。
水热法是在特制的密闭反应容器（高压釜）里，采用水溶液作为反应介质，通过对反应容器加热，创造一个高温、高压反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并反应，以制得晶须。
常见的无机晶须材料及其应用中国粉体技术网晶须是由高纯度单晶生长而成的微纳米级的短纤维。
其机械强度等于邻接原子间力产生的强度。
晶须的高度取向结构不仅使其具有高强度、高模量和高伸长率，而且还具有电、光、磁、介电、导电、超导电性质。
氧化锌晶须氧化锌晶须（ZnOw）按结构形态不同可分为针状晶须和立体四针状晶须。
前者与其他针状晶须一样，主要用作复合材料的增强剂；后者因为结构独特，除用于增强外，还可用于制备功能性复合材料。
氧化锌晶须由于其独特的立体四针状结构，可各向同性地改善材料的力学性能，如抗拉、抗弯曲和耐磨性能；同时由于ZnOw 的耐高温性、导热性和低膨胀系数，能提高材料在高温下的化学和尺寸稳定性。
含20%（vol）氧化锌晶须改性的POM、尼龙-66、PBT 树脂，它们的拉伸强度、弯曲强调、弯曲模量、缺口冲击强度、热变形温度均有很大的提高，而线膨胀系数和成型收缩率则有大幅度的降低，在应用中取得了良好的效果；ZnOw 的体积电阻率小于50Ω/cm，又具有高的真实密度（5.8g/cm3），低的堆集密度（0.01-0.5g/cm3），因而它能赋予其复合材料具有吸声、减振和抗振性能，可用于音频机。
另外，ZnOw 具有抗菌、吸收紫外线及红外线的作用,已证明ZnOw树脂基复合材料对大肠杆菌、金色葡萄球菌、铜录假单胞菌等菌种杀灭率达99%。
将ZnOw 加入塑料、橡胶、涂料中,可以制成抗菌冰箱、电话、食品袋和地板等。
ZnOw 还可以应用在原子力显微镜（AFM）和扫描隧道显微镜（STM）探针等方面。
氧化锌晶须用于橡胶等高分子材料还有增加强度、提高抗冲击能力和分散热量的功能。
氧化锌晶须/橡胶复合材料可用于土木建筑、机械结构、铁路轨道、交通运输等领域用于减振降噪材料中。
北京工商大学温变英等以乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯（POE-g-GMA）为增容剂，利用熔融共混法制备了聚丙烯（PP）/POE-g-GMA/四针状氧化锌晶须（T-ZnOw）复合材料，借助于SEM、DSC 和其他测试手段对复合材料的结构和性能进行了考查。
DSC 测试结果表明，T-ZnOw对PP 基体的结晶有一定的诱导作用，使体系出现了双熔融峰和双结晶峰，但对PP 的结晶能力和结晶度影响不大。
力学性能测试结果表明，在POE-g-GMA 的协同作用下，T-ZnOw 对PP 基体有较强的增韧作用，但增强作用不明显。
硼酸镁晶须硼酸镁晶须又名焦硼酸镁晶须，它的价格仅是碳化硅晶须的1/20～1/30，是当今复合材料最有希望广泛应用的晶须之一。
硼酸镁晶须不仅在增强复合材料时表现出良好的增强性能，而且具有轻质、高韧、耐磨、耐腐蚀等特点，可以应用于许多场合，如发动机活塞、连杆、压缩机汽缸、汽车刹车片和离合器的衬片等耐热、耐磨部件；滑轮、凸轮、轴承、拉锁及体育用品等耐磨部件。
此外，硼酸镁晶须增强塑料成型流动性好，接近于无填充树脂，晶须可达到部件的任意角落，且表面平洁光滑，成型精度高，部件尺寸稳定性强，因此也可以用于制造精小零部件和超薄壁零部件，如手表、照相机等的内部塑件等。
目前的研究结果表明，增强塑料方面，硼酸镁晶须比钛酸钾晶须具有更好的性能，增强镁、铝基金属材料时，硼酸镁晶须可提高弹性模量10%-50%。
可以预见，硼酸镁晶须将以其高的性价比，出现在复合材料市场上，在航天航空先进复合材料技术的民用化进程中，硼酸镁晶须增强材料将占据重要的地位。
硼酸铝晶须硼酸铝晶须是通过人工控制得到的针状单晶纤维，属于正交系结构的晶体，由Al2O3与B2O3以一定的比例结合得到。
这种晶须具有高的弹性模量、良好的机械强度；耐热性、耐化学药品性、耐酸性、电绝缘性、中子吸收性能、与金属共价性等特点，不仅可以用于绝热、耐热和耐腐材料，也可用作热塑性树脂、热固性树脂、水泥、陶瓷和金属的补强剂，主要用于轻金属合金、陶瓷材料、树脂基复合材料以及涂料等的增强方面。
增强高分子材料是当前硼酸铝晶须开发研究的热点之一，目前研究使用的基体树脂主要包括PP、PE、PVC、PS、PC、PA、聚酰亚胺、聚苯硫醚等，制得的复合材料具有优异的强度、刚度、耐磨性；耐冲击性及润滑性能，可广泛用于汽车刹车片、离合器衬片、滑轮、轴承等，也可以做成体育运动器件。
国内硼酸铝晶须增强复合材料方面的研究领先于晶须的合成研究，初期主要通过购买日本产的晶须进行研究工作，哈尔滨工业大学、中科院沈阳金属研究所、中科院上海硅酸盐研究所、清华大学、上海交通大学、浙江大学等单位均曾涉足该领域的研究工作，取得了丰硕的研究成果。
目前，我国在硼酸铝晶须的合成、增强增韧复合材料、产业化等方面都具备相当的实力，可以预期，在不远的将来，硼酸铝晶须将会在增强金属基（铝基、镁基）、陶瓷基、塑料、玻璃、纤维以及涂料等方面，得到非常广泛的应用。
碳酸钙晶须碳酸钙晶须有方解石、文石型和球霞石型等多种类型，其中的文石型碳酸钙晶须是近年出现的一种新型针状材料，不仅弥补了目前市场中SiC、钛酸钾晶须成本较高的弱点，而且它具有白色度高、填充量大的优点，有望在日用塑料等领域大量使用。
由于文石型碳酸钙晶须的结晶形式为单晶，晶体内部几乎无缺陷，所以具有强度高、模量高、耐热与隔热性好等优良特性。
另外，由于它具有特殊的外形，因而与塑料复合时与基体树脂的相容性好，可以改善制品的加工性能，提高力学性能，赋予制品表面光滑和具有耐磨性，广泛应用于汽车、塑料、电气部件制造、高光洁度结构部件制造等领域。
福建省塑料工业协会余卫平对晶须碳酸钙在聚乙烯（PE）中的应用进行了研究。
结果表明，处理过的晶须碳酸钙添加到PE 中可以使其MI 值由 4.90g/10min 提高到8.35G/10min，加工流动性能明显提高；DMTA 试验也表明，晶须碳酸钙/PE 合材料的机械性能得到增强；IR 中1720 cm-1 处出现吸收峰表明有促进光降解；晶须碳酸钙/PE 复合材料的热分解温度由纯PE 的370℃下降到262℃，热稳定性能明显下降，可焚烧性能提高；复合材料热解程中产生的烷基碎片的最大吸光度由纯PE 的0.016 下降到0. 0079，可以减少焚烧过程中有害气体的产生硫酸钙晶须硫酸钙晶须是无水硫酸钙的纤维状单晶体，其尺寸稳定，平均长径比为约80，具有耐高温、抗化学腐蚀、韧性好、强度高、耐磨耗、气绝缘性好、容易进行表面处理、和橡胶和塑料等聚合物的亲和力强等优点，而价格却仅为碳化硅晶须的1/200～1/300，因而具有较强的市场竞争力。
用硫酸钙晶须增强聚丙烯（PP）时，若采用钛酸酯偶联剂处理其表面，或对聚丙烯接枝马来酸酐，增强效果很佳。
现在通过采用合适的掺混工艺、适当的填充比例可以制备出综合性能优异的硫酸钙晶须增强PP 材料。
江苏工业学院周超等采用硫酸钙晶须为增强改性剂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS）为增韧改性剂、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）为基体材料，通过采用熔融混合挤出，制得HIPS 复合材料。
对该复合材料的力学性能、热性能进行测试，研究了硫酸钙晶须用量对HIPS 复合材料的力学性能、热性能的影响，观察了硫酸钙晶须/HIPS 微观结构，结果表明，硫酸钙晶须对HIPS 具有良好的增强作用。
钛酸钾晶须钛酸钾晶须常见的为四钛酸钾K2O·4TiO2和六钛酸钾K2O·6TiO2。
它具有优良的绝热性、耐化学药品性、耐磨耗性、低热导率和高红外反射率，高温下导热系数极低、价格相对较低以及硬度低等特点，可用作绝热材料，电绝缘材料、催化剂载体、过滤材料、摩擦材料等。
此外，表面用Sb/SnO2进行导电性处理后，可用作导电材料、离子交换材料和吸附剂、不过，其最诱人的应用潜力依然是复合材料的增强。
作为多种高分子材料的补强增韧剂，钛酸钾晶须不仅可以明显低改善材料耐磨、防滑及尺寸稳定性等性能，而且由于硬度较低（莫氏硬度仅为4），对成型加工设备与模具的磨损也较小。
所制得的制品可以制成齿轮、轴承、垫片、阀门等，在飞机、汽车、机器人、仪表、计算机和船舶等领域具有广泛的应用。
目前，钛酸钾晶须用于增强的树脂基体主要有：PEEK、POM、PBT、PA-66、PA-6、酚醛、特殊尼龙、改性PPO、PPS、ABS、PVC、PP、PC 以及环氧树脂等。
南京林业大学史以俊等研究了钛酸钾晶须（PTW）对聚四氟乙烯（PTFE）复合材料力学及摩擦学性能的影响，并与碳纤维（CF）和玻璃纤维（GF）的填充效果进行了比较。
结果表明，加入PTW 后，PTFE 的硬度、冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、压缩强度及耐磨性能比纯PTFE 的分别约提高了10%、30%、20%、15%、20%和300 倍；PTW/PTFE 的耐磨性能要优于GF/PTFE 及CF/PTFE。
SEM 研究表明，PTW/PTFE 的内部结构比GF/PTFE 及CF/PTFE的均匀致密，具有显微增强效果；PTW/PTFE 的磨损面比GF/PTFE 及CF/PTFE 的要平整，其转移膜也较GF/PTFE 及CF/PTFE 的更为均匀、连续和致密。
碳化硅晶须碳化硅晶须为立方晶须，和金刚石同属于一种晶型，是目前已经合成出的晶须中硬度最高，模量最大，抗拉伸强度最大，耐热温度最高的晶须产品，分为α型和β型两种形式，其中β型性能优于α型。
β型较α型具有更高的硬度（莫氏硬度达9.5 以上），更好的韧性和导电性能，抗磨、耐高温，特别耐地震、耐腐蚀、耐辐射，已经在飞机、导弹的外壳上以及发动机、高温涡轮转子、特种部件上得到应用。
碳化硅是极端各向异性生长的晶体，是在碳化硅粒子的基础上通过催化剂作用，沿面生长的短纤维晶体，目前生产方法主要有气相反应法和固体材料法两种，其中固体材料法更为经济，更加适合工业化生产。
日本和美国在碳化硅的合成方面进行了较为系统的研究。
中科院沈阳金属研究所承担国家“863”高技术项目，采用SiO2和炭黑反应的方法合成出碳化硅；中国矿业大学和中科院上海硅酸盐研究所也承担了相关项目的研究开发工作，分别以稻壳为原料和炭黑与SiO2为原料合成碳化硅。
目前已经形成了分别以炭黑加SiO2和稻壳为原料的2 大列合成工艺，但目前还处于实验室研究阶段。
同碳化硅的生产一样，其增强复合材料的研究工作也主要集中在美国和日本，哈尔滨工业大学、中科院沈阳金属研究所、中科院上海硅酸盐研究所、清华大学等单位也开展了这方面的研究工作，并取得了一定的进展。
硫酸镁晶须硫酸镁晶须是指水合碱式硫酸镁晶须[MgSO4·5Mg（OH）2·3H2O]，该晶须是白色针状单晶纤维，其尺寸十分细小，直径为0.5～1.0μm，长度为20～80μm，具有十分优异的物理力学性，如强度高、模量高、电气性能好。
同时其膨胀系数与塑料相近，与塑料相容性好，复合材料表现出优良的物理力学性能。
