На примере ядерноделящихся, полупроводниковых [23], сверхпроводниковых и других материалов известно, что физические свойства элементов часто резко ухудшаются, когда содержание определенных («вредных») примесей составляет одну миллионную, а иногда даже только миллиардную долю процента (т. е. тысячные доли грамма на тонну). Металловедам известно, как катастрофически влияют десятитысячные доли легкоплавких примесей на механические и технологические свойства металлов и сплавов при высоких температурах, как стотысячные доли процента примесей бора, лития, кадмия, гадолиния делают «браком» уран для атомных реакторов. Для металлических материалов термоядерных реакторов содержание вредных примесей должно быть на уровне 10-8 – 10-10 % [23].
Наряду с проблемой чистоты, возникла не менее трудная проблема ее сохранения при всех технологических операциях, что вызвало появление нового технологического оборудования (вакуумные печи, прокатные и волочильные станы и т. п.) [23-27].
К настоящему времени разработаны методы выращивания монокристаллов практически для всех металлов и многих сплавов
[3,28]. Самое главное, что новые свойства у многих «старых» металлов,
таких как железо, молибден, вольфрам, были обнаружены именно в монокристаллическом состоянии [18,21,29]. 
Оказалось, что
чистые монокристаллы металлов
Фиг. 1. Монокристалл молибдена диаметром 16 мм, завязанный в узел при комнатной температуре и сплавов обладают рядом уникальных физических свойств, которые отсутствуют у них в поликристаллическом состоянии при технической чистоте. Монокристаллы железа, молибдена, вольфрама в состоянии высокой чистоты теряют хрупкость, присущую техническим поликристаллическим металлам, и приобретают высокую пластичность вплоть до гелиевых температур (фиг. 1). Монокристаллы тугоплавких металлов оказались устойчивыми при работе в плазме цезия и других щелочных металлов (у поликристаллических металлов цезий «пропотевает» через границы зерен), что очень важно для катодов, преобразователей тепловой энергии в электрическую и многих деталей электровакуумных и газоразрядных приборов. Монокристаллы не выделяют газов при работе в вакууме, не изменяют свою форму и размеры при длительной работе (свыше десяти тысяч часов) при высоких температурах. Применение монокристаллов вольфрама, ленты, фольги и проволоки из зонноочищенных монокристаллов молибдена уже позволило в десятки раз увеличить срок службы существующих электровакуумных приборов, а также создать новые приборы сверхособой чувствительности и надежности. Монокристаллы тугоплавких металлов уже производятся в промышленном масштабе.
В настоящее время получены монокристаллы многих сплавов двойных систем на всем интервале концентраций (твердые растворы) многих металлических соединений [3,21,28-301]. Говоря о кристаллическом теле, особенно о монокристалле, нельзя никогда забывать о присущей им анизотропии физических свойств по различным атомным плоскостям. Так, например, у монокристаллов вольфрама (и молибдена) анизотропия термоэмиссионных свойств составляет 25% и уже используется в производстве катодов для термоэлектронных преобразователей [21,29]. Для этого освоено производство монокристаллов с заданной ориентировкой. Бесспорно, что использование анизотропии кристаллических тел, в особенности монокристаллов, управление ею для получения оптимальных сочетаний физических, технологических и служебных свойств относится к важным металловедческим исследованиям.
Развитие металловедения, металлофизики и физико-химии металлов на «монокристальном уровне» — задача самого ближайшего будущего. При этом очень важно, чтобы определение, структуры и свойств производилось одновременно и по возможности автоматически [21]. Во всяком случае, круг измеряемых свойств должен быть значительно расширен. В настоящее время у металлов и сплавов в основном определяются механические свойства, электропроводность, теплопроводность, коэффициент термического расширения, иногда оптические или магнитные свойства. Для того, чтобы увеличить вероятность открытия новых, а главное выдающихся по значению или качественно новых свойств, по-видимому, надо производить определения порядка сотен свойств, начиная от ядерно - атомных до технологических, «сельскохозяйственных» и «биологических». Бесспорно, что на этом пути уже в ближайшие годы будут сделаны интересные и важные открытия.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.