химический каталог




Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Автор А.И.Гусев

рнистый палладий с зернами около 20 мкм. Измерения показали, что при 613 К ЭДС нанокристаллических образцов отрицательна и в течение первых 4—5 минут быстро, а затем медленно увеличивается, асимптотически приближаясь к нулю. Вследствие большой площади границ зерен обменная электрохимическая реакция в nc-Pd протекает на границах зерен с большой скоростью; в этом случае ЭДС Е наноматериала непосредственно связана с их термодинамическими характеристиками простым соотношением AGgb = -1 z | FE, где z — валентность иона палладия; F — постоянная Фарадея; AGsh— энергия Гиббса границ раздела. С учетом этого отрицательная ЭДС соответствует положительной энергии Гиббса нанокристаллического палладия по сравнению с крупнозернистым Pd; это означает, что nc-Pd термодинамически неустойчив при повышенных температурах. Согласно [541], быстрое увеличение ЭДС на первой стадии | измерения обусловлено релаксацией границ зерен, а последую- [• щее медленное приближение ЭДС к нулю связано с ростом зе- i рен. Аналогичное поведение, связанное с релаксацией границ раздела и ростом зерен, наблюдали при калориметрических измерениях нанокристаллической Pt [542]. Величина ЭДС после релаксации границ раздела составляла -36, -7 и -4 мВ для nc-Pd с размером зерен 11, 18 и 20 нм соответственно. Таким образом, чем меньше размер зерна, тем ниже термодинамическая устойчивость наноматериала. Термодинамическая нестабильность наноматериала обусловлена в первую очередь неравновесностью границ зерен.

Изучение температурной зависимости электросопротивления компактных наноматериалов используется в основном для характеристики состояния межзеренных границ и определения температуры релаксации. Удельное электросопротивление р лс-Cu (d=l нм) в области температур 0<Т<275Кв 7—20 раз выше, чем р обычной крупнозернистой меди [229]. При Т> 100 К удельное сопротивление обычной меди и пс-Си линейно растет при увеличении температуры, однако для пс-Си величина Эр/ЭТ = = 17-10-9Омсм/К больше, чем Эр/ЭГ= 6,6-10-»Ом-см/К обычной меди. Анализ экспериментальных зависимостей р (7) нанокристаллической и крупнозернистой меди показал, что коэффициент рассеяния электронов на границах зерен пс-Си равен г = 0,468 при 100 К и 0,506 при 275 К, а для крупнозернистой меди ;• = 0,24, т. е. в 2 раза меньше. Эта разница является следствием разной ширины и структуры границ зерен в нанокристаллической и крупнозернистой меди. Температурная зависимость коэффициента г пс-Си обусловлена большим коэффициентом термического расширения границ зерен; согласно [2,538], аеЬ = 66-10"6 К-'. По [229], повышенные р и температурный коэффициент Эр/рЭТ пс-Си обусловлены в основном рассеянием электронов на границах зерен. Другой причиной повышенного электросопротивления пс-Си может быть малая средняя длина свободного пробега электрона X: для пс-Си X ~ 4,7 нм, а для крупнозернистой меди Х~ 44 нм.

Изучение сопротивления нанокристаллических пленок Со толщиной от 2 до 50 нм показало, что величина р почти не зависит от температуры, уменьшается с ростом толщины пленки и больше, чем р массивного кобальта [543]. Согласно [543], высокое удельное электросопротивление и близкий к нулю температурный коэффициент сопротивления нанокристаллических пленок Со являются следствием частичной локализации электронов, когда размеры зерен становятся меньше длины свободного пробега электрона. Локализация влияет на электропроводность сильнее, чем увеличение рассеяния носителей заряда на границах раздела, так как приводит к снижению концентрации носителей заряда. В результате уменьшение размера кристаллитов вызывает рост локализации и снижение концентрации носителей заряда и тем самым увеличение удельного электросопротивления.

152

153

Удельное электросопротивление субмикрокристаллических Си, Ni и Fe, полученных методом равноканального углового прессования, изучено в работах [544—546]. Средний размер зерен в СМК-металлах составлял от 100 до 200 нм. При 80 К удельное сопротивление СМК-Cu почти в 2 раза больше, чем у крупнозернистой меди. Повышенное электросопротивление СМК-Cu обусловлено более высоким коэффициентом рассеяния /• электронов на неравновесных границах зерен: для СМК-Cu г = 0,29—0,32 вместо г = 0,24 для равновесных границ в крупнозернистой меди. Согласно [547], повышение коэффициента г связано с искажениями трансляционной симметрии, вызванными дальнодействую-щими полями напряжений, и динамическим возбужденным состоянием атомов в зернограничной фазе. В результате отжига при 420—470 К происходит резкое падение р, а при дальнейшем повышении температуры отжига оно понижается медленно [544, 545]. Судя по результатам микроструктурных исследований, резкое снижение р в результате отжига при 420—470 К обусловлено релаксацией границ зерен и их переходом из напряженного неравновесного в равновесное состояние. Последующее медленное снижение р является следствием роста зерен.

По данным [546], при 250 К удельное электросопротивление р субмикрокристаллических Си, Ni и Fe на 15, 35 и 55 % выше, чем у соответствующих крупнозер

страница 54
< 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
Магазин КНС цифровые решения видеокарты Asus кредит онлайн в Москве и городах России.
линейные архитектурные светильники
купить автосигнализацию старлайн
ковши fissler купить

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
(25.04.2017)