ВУЗ:
Составители:
Существуют различные виды нанокристаллических материалов (рис. 1.). По
геометрическим признакам их можно разделить на ноль-мерные атомные кластеры и
частицы, одно- и двумерные мультислои, покрытия и нанофазные материалы.
Понятие «изолированная частица» весьма абстрактно, поскольку практически
невозможно получить наночастицу, не взаимодействующую с окружающей средой или с
соседними наночастицами.
Нанокристаллы и нанокластеры представляют собой частицы упорядоченного
строения размером от 1 до 5 нм, содержащие до 1000 атомов. Собственно наночастицы
диаметром от 5 до 100 нм состоят из 10
3
–10
8
атомов. Нитевидные и пластинчатые частицы
могут содержать гораздо больше атомов и иметь один или два линейных размера,
превышающих пороговое значение, но их свойства остаются характерными для вещества
в нанокристаллическом состоянии. Если наночастица имеет сложную форму и строение,
то в качестве характеристического рассматривают не линейный размер частицы в целом, а
размер её структурного элемента. Такие частицы, как правило, называют
наноструктурами, причём их линейные размеры могут значительно превышать 100 нм.
Рис. 1. Схематическое представление четырёх типов наноструктурных материалов,
различающихся размерностью структурных единиц: 0 – атомные кластеры и частицы; 1 –
мультислои; 2 – ультрамелкозернистые покрытия; 3 – объёмные нанокристаллические материалы.
По мере того как размер зерен или частиц становится все меньше и меньше, всё
большая доля атомов оказывается на границах или свободных поверхностях. Так, при
размере структурных единиц 6 нм и толщине поверхностного слоя в один атом, почти
половина атомов будет находиться на поверхности. Так как доля поверхностных
атомов в НС материалах составляет десятки процентов, ярко проявляются все
особенности поверхностных состояний, и разделение свойств на «объёмные» и
«поверхностные» приобретает, в какой-то мере, условный характер. Развитая поверхность
оказывает влияние, как на решеточную, так и на электронную подсистемы.
Появляются аномалии поведения электронов, квазичастиц (фононов, плазмонов,
магнонов) и других элементарных возбуждений, которые влекут за собой изменения
физических свойств НС систем, по сравнению с массивными материалами.
Положения атомов вблизи поверхности отличны геометрически и физически от
положений, занимаемых атомами в массе кристалла, хотя здесь резкого различия нет.
Микро-и макроструктура порошкового компакта.
Поведение НС материалов часто определяется процессами на границе частиц или
зерен. Например, нанокерамика может деформироваться пластически достаточно заметно
за счет скольжения по границам. Эта «сверхпластичная» деформации находится в
2
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- …
- следующая ›
- последняя »
