Перспективы применения наноматериалов в космической технике. Новиков Л.С - 23 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

Физические основы нанотехнологий
23
1.2. Влияние размерных эффектов на свойства
наноматериалов
Температура плавления
Одно из наиболее ярких проявлений влияния размера зерен на
свойства наноструктурированных материалов – изменение про-
цесса их плавления.
На основании представлений, изложенных в предыдущем раз-
деле, будем рассматривать наночастицу как объект, состоящий из
поверхностного слоя и внутреннего ядра. В твердой частице ато-
мы плотно упакованы, и их отклонения от состояния равновесия
малы
. При нагревании частицы атомы получают дополнительную
энергию, вследствие чего амплитуда их колебаний возрастает.
Можно считать, что плавление начинается при достижении опре-
деленного значения среднеквадратичного смещения атома <x
2
>.
Очевидно, что атомы, находящиеся на поверхности, будут ко-
лебаться более активно, потому что рядом с ними находится
меньше атомов и их движение менее ограничено по сравнению с
атомами ядра. Поэтому для первого элемента частицы – поверх-
ности – плавление должно на-
чаться при более низкой темпе-
ратуре (T
1
), чем для второго
элемента – ядра (T
2
). Этот эф-
фект иллюстрируется рис. 1.7,
где кривая 1 соответствует по-
верхности, а кривая 2 – ядру.
Такая простейшая модель
позволяет понять особенности
плавления наноматериала, кото-
рые наблюдаются эксперимен-
тально и подтверждаются в
рамках более сложных моделей.
Из нее следует, что в опреде-
ленном диапазоне температур
Рис. 1.7. Зависимость < x
2
>
для атомов поверхности (1) и
ядра (2) наночастицы от ее
температуры
<
x
2
>
T
1
T T
2
1
2
                             Физические основы нанотехнологий

1.2. Влияние размерных эффектов на свойства
наноматериалов
Температура плавления
   Одно из наиболее ярких проявлений влияния размера зерен на
свойства наноструктурированных материалов – изменение про-
цесса их плавления.
   На основании представлений, изложенных в предыдущем раз-
деле, будем рассматривать наночастицу как объект, состоящий из
поверхностного слоя и внутреннего ядра. В твердой частице ато-
мы плотно упакованы, и их отклонения от состояния равновесия
малы. При нагревании частицы атомы получают дополнительную
энергию, вследствие чего амплитуда их колебаний возрастает.
Можно считать, что плавление начинается при достижении опре-
деленного значения среднеквадратичного смещения атома .
Очевидно, что атомы, находящиеся на поверхности, будут ко-
лебаться более активно, потому что рядом с ними находится
меньше атомов и их движение менее ограничено по сравнению с
атомами ядра. Поэтому для первого элемента частицы – поверх-
ности – плавление должно на- < x2 >
чаться при более низкой темпе-
ратуре (T1), чем для второго
элемента – ядра (T2). Этот эф-                          1
фект иллюстрируется рис. 1.7,
                                                          2
где кривая 1 соответствует по-
верхности, а кривая 2 – ядру.
   Такая простейшая модель
позволяет понять особенности
плавления наноматериала, кото-
рые наблюдаются эксперимен-                         T1 T2   T
тально и подтверждаются в
                                 Рис. 1.7. Зависимость < x2 >
рамках более сложных моделей.
                                 для атомов поверхности (1) и
Из нее следует, что в опреде-    ядра (2) наночастицы от ее
ленном диапазоне температур      температуры

                                                           23

Страницы