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 中国科学院金属研究所

美丽的菊花石

材料新视野
2015年04月28日

菊花石质地坚硬,外表呈青灰色,里面有天然形成的白色菊花形结晶体,看上去很像自然界的菊花。其中的“菊花”部分,“花蕊”是晶粒状矿物的集合体。“花瓣”是一个个菱面体晶体形态紧挨或断续连接所产生,矿物成分主要是方解石和玉髓(石英),有的含菱锶矿及天青石。每件作品就其自然形态雕刻而成,各具特色,均为孤品,因而更具收藏、欣赏价值。

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美丽的“人工菊花石”——碳纳米管簇

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扫描透射电子显微镜下,黑灰色硅基地,以及由于电子聚集效应形成的白亮色单壁碳纳米管,俨然一副天然的菊花石像。

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在我们的实验中,将硅片上镀有金属催化剂,在高温条件下生长碳管,催化剂部分团聚,带动着生长的碳管团聚,缕缕碳管,如放射状花瓣, 形如 绣球菊。

美丽的“菊花石”-硅片表面炸裂图案

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在生长碳纳米管的条件下,有时能够发现硅片表面发生开裂,其形貌如上图,如一簇菊花,因硅片表面成分恰是二氧化硅,所以特别像天然石头经地质演变形成的菊花石图案。

菊花石的形成

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天然菊花石一般是经数亿年地质变化演变而成,其成因目前仍有争议。6_副本

在我们的实验中,镀有金属催化剂的硅片,经过800-1000 ,一定气氛(含水汽)中高温处理,得到了放射状图案,其形貌与菊花相似,因硅片表面成分恰是二氧化硅,因此我们猜测 天然菊花石的形成过程也离不开高温和水汽等的影响因素。