无机盐晶须的制备以及应用研究进展

王翛茜，宋慧平，薛芳斌

（山西大学资源与环境工程研究所，山西省黄河实验室，山西太原 030006）

晶须是指在自然条件下或人工控制合成条件下生长的、具有一定长径比的一种纤维［1-2］。其通常分为有机晶须和无机晶须，具体分类见图1。其中有机晶须主要应用于聚合物中，而无机晶须应用范围较广，金属氧化物晶须主要用于金属基复合材料，陶瓷晶须和无机盐晶须可用于多个领域，如陶瓷复合材料、聚合物复合材料、阻燃材料、建筑材料以及摩擦材料等。

图1 晶须分类Fig.1 Whisker classification

无机晶须通过人为控制反应温度、反应时间、搅拌速率、反应浓度等因素，可使其生长成为高长径比的、性能良好的形貌［3］。而无机盐晶须作为无机晶须的一种，由于其理化性质稳定［4］、力学性能优异、热稳定性能良好等特性，而被广泛应用于填料、塑料制品［5-6］、阻燃材料［7］、建材［8-10］、树脂、造纸等领域。由于其刚性、尺寸稳定性和热稳定性［11］等性能，可将其填充到塑料制品中，使其与高分子材料的韧性相结合，扩大现有塑料的应用范围；因其显著的增强、增韧、团聚少、易分散等独特性能被用于水泥填料［12-14］、造纸、摩擦材料［15-16］等领域；同时因其晶须结构完整、内部缺陷少，且价格低廉、制备简单，将其作为填料添加到材料中以增强材料的强度、弹性模量、耐碱性、力学性能等。近年来，无机盐晶须作为一种新型的、高强度、低成本、无毒、节能、环保的材料，因其性能优异而得以广泛应用。对于无机盐晶须的研究引起了国内外学者们的广泛关注。因此，本文主要从晶体的生长机理、常见无机盐晶须的种类、制备方法及其应用领域等方面进行介绍。图2 为无机盐晶须制备及应用的示意图。

图2 无机盐晶须制备及应用示意图Fig.2 Schematic diagram of preparation and application of inorganic salt whiskers

1 晶体成核-生长机理

1.1 传统晶体成核-生长机理

传统的晶须生长机理包括过饱和度理论、溶解-结晶理论机理、V-L-S（气-液-固）机理、L-S（液-固）机理、V-S（气-固）机理以及位错生长机理。

溶液的过饱和度是晶体成核和生长的关键。通常情况下，过饱和度增大导致结晶速率加快，但是过饱和度过大也会导致溶液浓度过大，使得晶体生长受阻。溶解-结晶理论通常是指由于物质在溶液中的溶解度随温度的变化而变化，因此，通过控制不同的温度区间，就可使物质以晶体的形式析出。

V-L-S 机制［17］认为在晶须生长过程中，体系中助溶剂和其他组分在温度较低时，会形成低共融的液滴，此时液滴表面有一个V-L-S 界面层，液滴周围的气态物质被界面层不断吸纳，当达到一定的浓度后，气态物质会以固态形式析出，从而形成晶核，V-L-S 界面不断吸纳气态分子，并在晶核处不断析出晶体，进而使得晶体在晶核的基础上进行生长。

L-S 机制和V-S 机制［18-19］可用螺旋位错生长机理进行解释，螺旋位错生长机制［20］认为晶体中存在螺旋位错，而螺旋位错上存在台阶，可诱导晶体不断生长。螺旋位错生长主要发生在过饱和度低于σ*（第一临界过饱和度）的区域内，螺旋位错缺陷可以促进晶体生长，当螺旋位错的线与晶体表面相交时，会产生台阶边缘，因此晶体可以在低过饱和度下以这种台阶作为生长源成核生长。

1.2 非经典成核机理

传统的晶须生长机制均存在一定的局限性。V-L-S 机理只适合高温条件生长的晶须；而L-S 机理、V-S 机理均不适于液相体系下晶须的生长。同时，传统的晶须生长机理只是从宏观角度对晶须生长机理进行了探讨，对于其微观生长机理没有进行深入研究。因此吴健松等［17］在前人研究的基础上提出了拓展的ACP（Anionic Coordination Polyhedral）模型，此模型从微观生长基元的结构去剖析晶体生长的规律，从本质上认识了晶体生长，对于液相体系中晶须的生长有一定的指导意义。但是此模型只适用于常温常压，或者低温条件下的液相法制备的无机非金属晶须，对于其他方法的适用性未能做出预测。王春娥等［21］通过经典分子动力学（MD）方法对不同浓度的水溶液下硫酸钙的离子缔合特性和水合动态行为、预成核团簇特征以及相应的成核机制进行研究，并从分子水平上对硫酸钙的成核机理进行了解释。经典MD 方法模拟CaSO4水溶液的示意图如图3所示。

图3 经典MD方法模拟CaSO4水溶液示意图［21］Fig.3 Schematic diagram of CaSO4 aqueous solution simulated by MD method［21］

1.3 晶体生长模型

晶体表面能及其各向异性在晶体生长过程中起着关键的作用，在晶体生长过程中，晶体往往会沿着表面能低的方向生长。晶核首先在溶液中形成，其次，晶体将在晶核的基础上进一步进行生长。本文主要介绍层生长理论模型和螺旋位错生长理论模型。

1.3.1 层生长理论模型

层生长理论也称科赛尔-斯特兰斯基理论。该模型主要问题在于：在晶面未发育完全前，找到最佳的生长位置［22］。晶体生长过程中的表面状态如图4所示。在晶体生长过程中，界面上的不同位置，其成键数目也不同，稳定性不同。来自环境相的新质点在环境相与新相界面的晶格就位时，通常在能量上最有利的位置上进行结合，也就是结合成键的位置是成键数目最多、释放能量最大的位置。但是，实际状态下的晶面生长并非完全按照二维层生长机制进行的，当第一层晶面形成后，由于已长好的面网对溶液中质点的吸引力减小，质点不易被吸引到晶面上，因此当第一层晶面形成后，第二层晶面往往很难形成。同时，实际晶体生长过程比层生长理论要复杂很多。通常情况下，沉淀在晶面上的物质往往达到几万或几十万个分子层的厚度，晶体生长往往也不会按一层一层顺序生长，而是第一层还未长完，第二层已经开始生长，所以实际晶体通常会长成表面不平整的阶梯状，如图4所示。

图4 晶体生长过程表面状态图解［22］Fig.4 Diagram of surface states during crystal growth［22］

1.3.2 螺旋位错生长理论模型

螺旋生长理论也叫BCF 理论模型［23］，该机理认为晶体在生长初期，首先按层生长理论进行，当晶格内部积蓄了内应力之后，导致晶格位置发生滑移，出现螺旋位错。在晶体生长过程中，生长界面上的螺旋位错露头点形成的凹角以及其延伸所形成的二面凹角如图5 所示。作为晶体生长的台阶源，促进晶体呈螺旋状生长［24］，解释了晶体在低过饱和度下生长的机理，其生长过程见图6。

图5 晶面上形成的台阶源［23］Fig.5 Step source formed on crystal plane［23］

图6 螺旋生长过程［23］Fig.6 Spiral growth process［23］

2 常见无机盐晶须的种类

无机盐晶须由于其理化性质稳定、力学性能优异、热稳定性能良好等特性，而被广泛应用于填料、塑料制品、阻燃材料、建材、树脂、造纸等领域［25-26］。常见的无机盐晶须的种类及物理参数如表1所示。

表1 常见无机晶须的种类及物理参数［27］Table 1 Types and physical parameters of common inorganic whiskers［27］

3 常见无机盐晶须的制备方法

3.1 气相法

气相法［28］是通过在高温条件下，将原材料气化成原子、分子或离子，进而将气化后的原料在低温条件下进行冷凝，由于低温区过饱和度较高温区低，导致气相分子聚集形成晶核，进而生长成为晶须。根据气化方式的不同，一般可将其分为化学气相沉积（CVD）［29-30］和物理气相沉积（PVD）［31-32］。CVD 技术通常是将若干种物质加热气化，使其发生化学反应，之后在低温区进行晶体成核以及生长。该方法一般用于陶瓷晶须的制备。PVD 技术是将原料在高温气化，在低温进行成核以及生长，原料间不发生化学反应，所需温度较CVD低。该方法一般用于低熔点的金属晶须的制备。

3.2 固相法

固相法［33］是指将反应物混合均匀，在高温下经过煅烧，固体界面进行反应、成核并生长，从而得到产物的一种方法。用该方法制备晶须产品原料的前处理简单，但是所制备的产物形貌不均匀，其制备工艺也比较复杂，制备过程对温度要求比较严苛。

无机盐晶须的制备，目前常采用液相法，对于气相法和固相法的使用则相对较少。下文着重对液相法进行介绍。

3.3 液相法

液相法主要是指在溶液环境下，介质在溶液中达到过饱和，在助晶剂的作用下实现晶体的定向生长。目前无机盐晶须的制备多用液相法制备，其常见的制备方法包括水热合成法、碳化法、常压酸化法以及溶胶-凝胶法。

3.3.1 水热合成法

水热合成法在高温高压的条件下进行，通常将原料放置于高压反应釜中，在水热条件下，通过添加一定的助晶剂诱导晶体定向生长。水热合成法是目前晶须制备较为常用的一种方法。

鲁利梅［34］以MgSO4·7H2O 及NH3·H2O 为原料，采用静态水热法，在190 ℃的条件下，制备出长径比为110 的针状晶须，且产率可以达到89.72%。REN 等［35］利用水热法成功制备了长约为30 μm、直径约为3 μm 的氢氧化镁晶须。张忠阳［36］以153 型碱式硫酸镁晶须和NaOH 为原料，采用水热法合成了Mg（OH）2晶须（MHSH），在搅拌速率为100 r/min、反应温度为180 ℃的条件下反应4 h，制备出平均长径比大于100 的纳米Mg（OH）2晶须，且所得产物纯度较高。

相湛昌［37］以MgCl2为原料，采用水热合成法合成碱式硫酸镁晶须，在反应温度为200 ℃的条件下得到了长度为300～700 μm、长径比大于100 的硫酸镁晶须。王一瑩等［38］在190 ℃的水热条件下，以MgSO4·7H2O、MgCl2为原料，以氢氧化钙为沉淀剂，采用水热法合成了平均长度为360～390 μm 的硫酸镁晶须。研究发现，溶液中杂质离子会影响晶须的生长，Cl-的存在［39］阻碍了Mg2+和OH-的作用，使得晶须生长时间滞后，其影响示意图如图7所示。

图7 Cl-作用下碱式硫酸镁晶须的生长机理示意图［39］Fig.7 Growth mechanism of basic magnesium sulfate whisker under the action of Cl-［39］

ZHOU 等［40］在前人研究的基础上，提出了一种由烟气脱硫制备硫酸钙晶须的新方法。在水热体系中，采用一步水热法制备硫酸钙晶须，由于烟气脱硫过程中通常会引入大量碳酸钙等杂质，最终导致硫酸钙晶须制备过程不稳定。因此在此基础上提出了一种冷却提纯和升温重结晶的宏观调控新方法。通过调节高压水热反应体系中的温度、时间、速度等因素控制硫酸钙晶须的形貌，制备出高长径比的硫酸钙晶须。其实验过程及硫酸钙晶须制备机理如图8所示。

图8 硫酸钙晶须制备流程图（a）和硫酸钙晶须制备机理图（b）［40］Fig.8 Preparation flow diagram of calcium sulfate whisker（a）and preparation mechanism diagram of calcium sulfate whisker（b）［40］

水热合成法是制备晶须产品常见的一种方法，可以制备出纯度较高的晶须，但是生产过程往往需要在高温高压下进行。同时，由于其生产设备复杂而不能工业化应用。

3.3.2 碳化法

碳化法主要是含碳矿物经过煅烧-消化-碳化等一系列过程后得到的产品。碳酸钙晶须常用碳化法来制备，将CO2气体以一定的速率通入Ca（OH）2悬浊液中制备碳酸钙晶须，其制备过程中往往需要添加一定的晶型助剂来调控晶体的生长。

李会杰等［41］以白云石为原料，采用气液接触法制备了碳酸钙晶须。首先考察了反应温度对碳酸钙晶须性能的影响。碳酸钙在温度增加的过程中，其形貌会经历球状（团聚）-晶须状（团聚）-晶须状（分散）的变化过程，如图9所示。并对搅拌速率以及CO2通气速率进行考察，最终在反应温度为80 ℃、搅拌速度为400 r/min、CO2通气速率为100 mL/min 时，得到的碳酸钙晶须性能最优，其晶须质量分数为92.7%，长径比可达23。同时，利用碳化法制备碳酸钙晶须的过程中发现，在碳化反应过程中，氢氧化镁胶状物在其中起到重要的作用。因此，李庆蕾［42］通过碳化法对碳酸钙晶须生长过程进行调控，其制备工艺流程图和装置图见图10。实验得出在镁钙物质的量比为2时，对碳酸钙晶须纯度及长径比的提升作用最优。同时对碳酸钙晶须的生长过程进行了分析，碳酸钙晶须的生长过程主要分为前期、中期、后期3个阶段，碳酸钙晶须生长历程示意图如图11所示。

图9 不同温度下碳酸钙的SEM照片［41］Fig.9 SEM images of calcium carbonate at different temperature［41］

图10 碳化法制备碳酸钙晶须工艺流程图（a）和装置图（b）［42］Fig.10 Process flow chart（a）and device diagram（b）of calcium carbonate whisker prepared by carbonization［42］

图11 碳酸钙晶须生长历程示意图［42］Fig.11 Diagrammatic sketch of growth process of calcium carbonate whisker［42］

碳化法制备碳酸钙晶须，制备工艺过程简单，但是反应过程中需要反应物保持一定的浓度，使得制备的碳酸钙具有低过饱和度，同时生产过程往往需要加入一些助晶剂调控晶须形貌，但是助晶剂的加入也会造成生成晶须产品的纯度降低。

3.3.3 常压酸化法

常压酸化法是在常压的条件下，通过向体系中加入一定量的酸来调控晶体的生长。相对于水热合成法，该方法不需要在高压的条件下进行，降低了能耗以及制备成本，同时由于工艺简单而可被工业化应用。表2 列出了常压酸化法制备硫酸钙晶须的一些工艺参数以及生成晶须的形貌（如图12所示）。

表2 常压酸化法制备硫酸钙晶须研究进展Table 2 Research progress on whisker prepared by atmospheric acidification method

图12 常压酸化法制备硫酸钙晶须的形貌［43-48］Fig.12 Morphology of calcium sulfate whiskers prepared by atmospheric pressure acidification［43-48］

在体系中加入一定量的晶型控制剂，对生成晶须的形貌可以起到一定的促进作用。在反应体系中加入一定量的CuCl2，不仅可以增加CaSO4·2H2O 的溶解度、改变其过饱和度，同时也可以促使晶须朝着一维方向生长［44］。添加质量分数为1%柠檬酸，可得到长径比约为30 的无水硫酸钙晶须［49］。添加十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）［50］，可制备出长径比达130的CaSO4·2H2O晶须，且可以促进晶须沿一维方向生长。

3.3.4 溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法［51］是以无机盐为前驱物，前驱物经过水解缩聚反应后，最后经过高温处理得到目标产物的一种方法。

溶胶-凝胶法制备晶须工艺简单、产品均匀性好，但是其产品制备能耗大、且易产生有毒有害物质。因此，在制备晶须产品方面没有得到广泛应用。

综上所述，无机晶须的制备方法主要包括气相法、液相法以及固相法3种，总结其制备方法特点如表3所示。

表3 无机晶须制备方法特点对比Table 3 Comparison of characteristics of inorganic whisker preparation methods

4 常见无机盐晶须的应用

无机盐晶须由于具有高长径比和高强度以及拉伸性能，往往可以作为一种重要的增强材料加入到阻燃材料、建筑材料、复合材料和摩擦材料中。晶须在复合材料中的作用机理主要体现在负荷传递、裂纹桥连、裂纹偏转和拔出效应4个方面［27］，其作用机理见图13。无机盐晶须由于强度大、模量高，因此，当其添加到复合材料中时，可对复合材料起到一定的增强增韧作用。

图13 晶须在复合材料的作用机理图Fig.13 Action mechanism of whisker in composite materials

4.1 阻燃材料

新型建筑材料的防火性能研究是公共防护的重要组成部分，也是大规模应用于建筑工程的必要条件。无机盐晶须由于耐高温性能优异［52-53］，经常作为阻燃材料添加到其他材料中，以提高复合材料的阻燃性能。

氢氧化镁晶须具有一定的阻燃效果。于利波等［54］以氢氧化镁晶须为阻燃剂，和低密度聚乙烯进行复合，并讨论了偶联剂、阻燃剂表面处理以及晶须含量对复合材料性能的影响。结果表明，氢氧化镁晶须添加到低密度聚乙烯中具有一定的阻燃效果，在氢氧化镁晶须的含量达到40%（质量分数）以上时，才能表现出一定的阻燃效果，其含量为50%（质量分数）以上时阻燃效果较好。

吕智慧等［55］采用溶液共混法将碱式硫酸镁晶须（MOSw）与聚丙烯（PP）进行共混制备了一系列不同含量的聚丙烯/碱式硫酸镁晶须（PP/MOSw）复合材料。通过水平燃烧实验等一系列测试手段测试了PP/MOSw复合材料的阻燃性能。结果表明MOSw的加入对PP树脂有良好的阻燃效果，在添加量为10%时阻燃效果即能达到很好。

4.2 建筑材料

目前，在材料消费行业中，建筑行业是最大的材料消费行业之一，约占全球材料消费量的24%［56］。在建筑材料中，由于无机晶须具有一定的长径比，同时其优异的理化性能使得其在建筑材料上得以广泛应用。无机晶须在微尺度下具有抗裂和填充效应［57］，因此将晶须掺杂在复合材料中，可以有效地提高复合材料的综合性能。表4列举出了晶须掺杂对建筑材料性能的影响。从表4 可以看出，无机晶须对建筑材料性能的影响主要体现在对材料力学性能的提高上，主要从宏观角度出发，缺少一定的微观解释。因此，有学者从微观结构出发，对晶须掺杂机理进行解释，表明晶须在体系内部能够增加晶体之间的接触点，并填充气孔，使得体系结构更加致密，从而大大提高了材料的力学性能。JIAN 等［65］对脱硫石膏基复合材料中无水硫酸钙晶须和碳酸钙晶须的作用机理进行探究，其示意图如图14所示。晶须的存在会阻止材料裂纹的发展、导致裂纹偏转、增加裂纹的扩散路径、消耗能量。同时晶须能够改善试样的力学性能。

图14 脱硫石膏基复合材料中的晶须作用机理示意图［65］Fig.14 Diagrammatic sketch of whisker mechanism in desulfurized gypsum matrix composite［65］

表4 晶须掺杂对建筑材料性能的影响Table 4 Influence of whisker doping on the properties of building materials

LI 等［66-67］通过方解石碳酸钙晶须和文石碳酸钙晶须对水泥浆体综合性能的对比，得出方解石碳酸钙晶须的抗压强度和抗折强度都高于文石碳酸钙晶须。同时与文石水泥相比，方解石水泥改善了新拌水泥浆体的流动性，体现了方解石水泥的润滑作用。同时，通过对碳酸钙晶须作用下水泥基复合材料的微观结构的变化，从微观角度得出方解石碳酸钙晶须的加入也改善了孔隙分布和抗压强度（见图15），由图15 可以看出，晶须的存在有效阻止了裂纹的产生。

图15 晶须增强水泥浆体室温压缩后的扫描电镜微观形貌［67］Fig.15 SEM micromorphology of whisker reinforced cement paste after compression at room temperature［67］

4.3 复合材料

无机晶须作为填料，对复合材料的物理性能以及力学性能等方面有一定的增强作用。同时，研究指出，对晶须进行适当的改性处理可以提高复合材料的综合性能。

GONG 等［5］采 用 简 易 方 法 在 氢 氧 化 镁 晶 须（MHSH）表面包覆壳聚糖。研究了壳聚糖（CS）包覆的氢氧化镁晶须对聚氯乙烯的增强增韧作用。实验表明：壳聚糖的最佳改性质量分数为0.025%。添加15 份CS-MHSH 晶须的复合材料，其缺口冲击强度和弯曲模量分别较未改性的MHSH提高了48.3%和4.1%。JIANG 等［68］用硬脂酸钠改性氢氧化镁晶须，研究了改性和未改性的氢氧化镁晶须对复合材料力学性能的影响。结果表明，改性的氢氧化镁晶须对复合材料的力学性能有显著的改善。

王迪等［69］以马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）为相容剂，将碱式硫酸镁晶须（MOSw）加入聚丙烯（PP）中，通过熔融共混法制备出PP/MOS复合材料。并且对复合材料的阻燃性能、拉伸性能等进行研究。结果表明，当MOS添加量为5%时，两种复合材料的极限氧指数均有所提高，从不添加晶须的聚丙烯的18.4%提升到了19.4%。断裂应力在含量为20%时达到最大值。

刘煦等［70］研究碱式硫酸镁晶须（MOSw）添加量对聚丙烯（PP）性能的影响，实验表明当MOSw 含量达到22.5%时，复合材料表现出良好的力学性能，其线膨胀系数比纯PP材料降低了约60%，样品稳定性也得到了提高。蒙红平等［71］制备了聚氯乙烯/碱式硫酸镁晶须（PVC/MOSw）复合材料，并对其对复合材料的性能进行了考察。实验结果表明在MOS 质量分数为5%时，复合材料冲击强度增强效果最为明显。

对于聚合物基复合材料，由于其机械性能和热性能良好已被深入研究。在这些基体中，聚丙烯因其用途广泛而被研究。同时硫酸钙晶须是一种廉价的填料，可以从石膏、矿物甚至工业废渣中提取，具有良好的经济价值。DONG等［72］通过水热法制备硫酸钙晶须，并通过对晶须表面进行处理，使基体与晶须的界面结合力增强，并能很好地分散在聚丙烯基体中，同时得出随着晶须添加量的增加，复合材料的拉伸强度先增大后减小，当晶须加入量为10%（质量分数）时，复合材料的拉伸强度为37.6 MPa，比未加入晶须的复合材料的强度提高了11.6%。但当晶须含量较高时，复合材料的机械性能下降，这是由于晶须团聚和样品制备过程中晶须的损伤，使这些无机填料在范德华力的作用下倾向于聚集在一起，从而导致团聚使其机械性能下降。YANG等［73］对硫酸钙晶须进行硅烷化处理，不仅提高了晶须与聚乳酸的界面相容性。同时得出在硫酸钙晶须质量分数为15%时其冲击韧性最强。

4.4 摩擦材料

近年来，晶须作为功能填料对汽车制动摩擦性能的提升有一定的增强效果。SUDHAN RAJ 等［15］探究了硫酸钙晶须作为功能填料对汽车制动摩擦性能的影响。通过改变硫酸钙晶须的掺量，根据JASO C 406 标准，在惯性制动器测功机上进行摩擦学研究，结果表明添加质量分数为10%硫酸钙晶须的材料，其力学性能得到改善，同时提高了摩擦性能，含有硫酸钙晶须的摩擦材料磨损较小。

李玉红等［74］通过干法热压成型工艺制备了碳酸钙晶须摩擦复合材料。同时，研究了晶须含量对摩擦性能、磨损性能、物理性能和机械性能的影响。实验表明，碳酸钙晶须质量分数为12%时，制备的碳酸钙晶须增强摩擦材料综合性能最佳，其平均摩擦系数为0.40，平均磨损率为0.24×10-7cm3/（N·m），平均冲击强度和洛氏硬度分别为4.02 J/cm2和71，密度为2.15 g/cm3。文国富等［75］通过对添加碳酸钙晶须材料的硬度、密度以及冲击强度等力学性能的探究，结果表明在晶须质量分数为15%时，其摩擦材料的综合性能最优。

5 结语

本文主要介绍了晶体生长的机理，综述了常见的几类无机盐晶须的制备方法及其应用方向。近几年，无机盐晶须由于优异的理化性质、广泛的应用范围而受到学者们的不断深入研究。无机盐晶须因其力学性质优异可用于涂料、水泥砂浆等建筑材料的填料；因其热稳定性能良好可作为阻燃剂；同时也可以作为功能填料对材料摩擦性能有一定的提升。

虽然国内外对无机盐晶须的研发已有比较成熟的工艺，但是在其生长机理、制备以及应用方面仍存在一些问题。晶体生长机理大多是用于简单的水溶液体系，对于复杂体系中晶须生长机理尚不明确；气相法制备晶须影响因素多，工业化程度差；固相法制备晶须产物形貌不均一，制备过程中对温度较为严苛；液相法为制备无机盐晶须常用的方法，但是液相法制备晶须通常需要60 ℃以上的温度，对于一些需要在室温下进行的工艺有一定的局限性。

无机盐晶须的应用大多仍处于实验室阶段，缺乏大规模的工业化应用。究其原因主要存在以下几点：水热合成法需在密闭的水热反应釜内进行，制备过程可视化程度低［76］，因而对设备的密封性要求高；碳化法在工业化应用过程中，需放大碳化塔体积，在放大过程中与实验室水平相比传质效果变差［77］；常压酸化法由于制备过程中需引进酸，因而对设备的腐蚀性大，同时，酸液的处理成本较大；溶胶凝胶法生产成本高，且制备过程中容易产生有毒有害物质；工业化过程中，由于生产设备的放大，实验室的工艺条件存在的一些问题会进一步放大，因此限制了工业化进程。

对于上述问题，今后的研究还需进一步加强无机盐晶须的研发，开发低成本、低能耗的制备方法。探究在室温下晶须生长的条件，以进一步扩大无机盐晶须的应用范围，充分利用其优异性能，致力于高新技术材料的研发。在实际工业化应用中，需考虑设备的抗腐蚀性、废液的回收利用以及实际操作中工艺条件的优化。对于实际工业化应用过程中，着眼于简化流程，优化工艺条件，降低生产成本，以期达到可工业化的应用。