химический каталог




Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Автор А.И.Гусев

инимали равным 1,1, 2,0 и 2,8 нм. Для описания межатомных взаимодействий использовали потенциал Леннарда—Джонса. Расчет плотности колебательных состояний g (v) показал, что по сравнению с идеальным ГЦК-монокристаллом из 500 атомов g (v) модельного нанокристалла {d = 1,1 нм) размыта в низ- i ко- и высокочастотную области (рис. 5.8). Большинство дополнительных низко- и высокочастотных колебательных мод локализовано на границах зерен. Согласно проведенным расчетам,

3 °

О X

а о о S

Г !-«

II

° ti

sla

о а

о w _ и к 3

s 1

«1 .

ю —

I"

f- 2

О Си

а ц

Е- сп О «

К о. С s

со я

й . о.

cj s 5 в u 5 ™

?В i

О Я <ч

о* В-2

148

нанокристалл имеет более высокую теплоемкость, чем идеальный ГЦК-кристалл; разность их теплоемкостей ДС тем больше, чем меньше размер зерна (рис. 5.9). Аномальная избыточная теплоемкость наноматериала обусловлена в основном низкочастотными колебательными модами, связанными с границами зерен. Вклад высокочастотных колебаний в аномальное увеличение теплоемкости нанокристалла незначителен.

Теоретический анализ внутренней энергии и избыточной теплоемкости нанокристаллических материалов был выполнен также в [537] с использованием формализма, эквивалентного приближению среднего поля. Согласно [537], в низкотемпературной области избыточная теплоемкость ДС является линейной функцией температуры, а при Т< J разность ДС имеет широкий максимум (У — энергетический параметр, описывающий взаимодействие атомов, каждый из которых имеет две равновесные позиции). В простейшем случае, согласно формуле Грюнайзена, коэффициент термического расширения а пропорционален теплоемкости Су. С учетом этого можно ожидать, что нанокристал-лические материалы должны иметь более высокий коэффициент а по сравнению с обычными поликристаллами. Действительно, пс-Си со средним размером кристаллитов 8 нм имеет коэффициент термического расширения а = 3МО"6 К-', т. е. в 2 за больше, чем а = 16 1Сг* К"' крупнозернистой меди [2,538].

Чтобы определить влияние границ зерен на величину коэффициента термического расширения, авторы [539], измеряли

тепловое расширение прокатанной медной фольги с размером

зерен 17 мкм и поликристаллической меди с размером зерен

19 мм. Коэффициент термического расширения медной фольги

оказался больше, чем крупнозернистой меди. Согласно [539],

большая величина а обусловлена тем, что границы зерен имеют

существенно более высокий коэффициент термического расширения, чем кристаллиты: для границ зерен 0Ц = 40—80-10"6 К-',

т. е. в 2,5—5,0 раз больше, чем а крупнозернистой меди. Заме-11

тим, что изученная в [539] медная фольга по методу получения щ

близка к СМК-материалам, в которых атомы границ раздела об-1|

ладают повышенной подвижностью. Г

Размерная зависимость a (d) нанокристаллического сплава Nio.ePiu изучена в [540]. Нанокристаллические образцы с разным размером зерен (от 7,5 до 127 нм) получены кристаллизацией ленты из аморфного сплава при температурах отжига от 583 Д°

150

(5.4)

693 К. Измерения показали, что при уменьшении размера зерен от 127 до 7,5 нм линейный коэффициент термического расширения растет от (15,511,0)10^-^0 (20,7±1,5)1СИК-1 (рис. 5.10). Линейный коэффициент термического расширения крупнозернистого сплава Ni—Р (d > 10 мкм) и аморфного сплава Ni—Р того же состава равны 13,7-Ю-6 и 14,2-10"6 К-1 соответственно. Ясно, что нанокристаллический сплав имеет более высокое значение а по сравнению с крупнозернистым и аморфным сплавами. Авторы представили сс^ нанокристалла в виде

aK = ain/in+o:(;(l -/,„),

где ain, ac— линейные коэффициенты термического расширения границ раздела и кристаллитов; fm = c/d — объемная доля границ раздела; с = 1,9 — постоянная; d — размер кристаллита. Расчет с использованием экспериментальных результатов показал, что со снижением d разность (cxin- oct) быстро уменьшается. Так, при d = 100 нм a^Jo,. = 12,7, т. е. коэффициент термического расширения границ раздела на порядок больше, чем коэффициент термического расширения кристаллитов. Для нанокристалла с размером зерен несколько нанометров ain/ac = 1,2. По [540], значительное уменьшение (ocin- ac) при понижении размера зерен может быть следствием уплотнения границ раздела и

151

(или) сжатия решетки нанометровых кристаллитов. Последнее кажется более вероятным.

Повышенные теплоемкость и коэффициент термического расширения компактированных нанокристаллических материалов свидетельствуют об их термодинамической нестабильности. Действительно, как показано в [437] на примере nc-Pd, структурное состояние компактированного нанокристаллического материала непосредственно после получения является термодинамически неравновесным (см. раздел 4.1).

Проблема термодинамической стабильности компактированных нанокристаллических материалов рассмотрена в [541]. При температуре 613 К была измерена временная зависимость ЭДС высокочистого nc-Pd со средним размером зерен 11 и 18 нм. В качестве относительного электрода сравнения использовался крупнозе

страница 53
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

Скачать книгу "Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства" (1.38Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
свадебный букет из лаванды купить
Компания Ренессанс: купить металлическую лестницу- быстро, качественно, недорого!
стул самба цена
Предложение от KNSneva.ru CN626AE - КНС СПБ - мы дорожим каждым клиентом!

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(09.12.2016)