納米固體材料構(gòu)ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-05-03 01:34本頁(yè)面
【正文】 ， g因子下降 。 當(dāng)退火溫度低于1300℃ 時(shí) g＞ 。 圖 未成鍵電子自旋濃度隨退火溫度的變化 。 當(dāng)溫度 Ta＜ 1073K時(shí) 。自旋濃度隨退火溫度升高而下降 ， 高于 1073K退火時(shí) ， 隨退火溫度升高自旋濃度又有所回升 。 納米材料結(jié)構(gòu)中的缺陷 缺陷是指實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中和理想的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)發(fā)生偏差的區(qū)域 。 按照缺陷在空間分布的情況，晶體中的缺陷可以分為以下三類 。 (1)點(diǎn)缺陷 ：包括空位、溶質(zhì)原子（替代式和間隙式）和雜質(zhì)原子等。 (2)線缺陷 ： 位錯(cuò) 是這一缺陷類型的主要代表。按照位錯(cuò)性質(zhì)劃分，位錯(cuò)可分為成刃型，螺型和混合型。 (3)面缺陷 ：包括層錯(cuò)，相界、晶界、 孿晶面 等。 位錯(cuò) 20世紀(jì) 90年代有不少人用高分辨電鏡分別在納米 Pd中已經(jīng)觀察到了位錯(cuò) 、 孿晶 、 位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)等 。 這就在實(shí)驗(yàn)上以無(wú)可爭(zhēng)辯的實(shí)驗(yàn)事實(shí)揭示了納米晶內(nèi)存在位錯(cuò) 、 孿晶等缺陷 ， 圖 示出了納米 Pd晶體中的位錯(cuò)和孿晶的高分辨像 。 納米材料中晶粒尺寸對(duì)位錯(cuò)組態(tài)有影響 ， 俄羅斯科學(xué)院Gryaznov等率先從理論上分析了納米材料的小尺寸效應(yīng)對(duì)晶粒內(nèi)位錯(cuò)組態(tài)的影響 。 對(duì)多種金屬的納米晶體位錯(cuò)組態(tài)發(fā)生突變的臨界尺寸進(jìn)行了計(jì)算 。 他們的主要觀點(diǎn)是與納米晶體的其他性能一樣 ， 當(dāng)晶粒尺寸減小達(dá)到某個(gè)特征尺度時(shí)性能就會(huì)發(fā)生突變 。 他們通過(guò)計(jì)算給出了納米金屬 Cu， Al， Ni和 α— Fe塊體的特征長(zhǎng)度 ， 如表 。 由表中可看出同一種材料 ， 粒子的形狀不同使得位錯(cuò)穩(wěn)定的特征長(zhǎng)度不同 。 為了分析在納米微晶塊體試樣中滑移位錯(cuò)穩(wěn)定性問(wèn)題 ， 他引入了兩個(gè)表征位錯(cuò)穩(wěn)定性的參數(shù)：一是位錯(cuò)穩(wěn)定時(shí)的相對(duì)體積 Δ， Δ＝ Ve/V， 這里 V為一個(gè)顆粒的總體積 ， Ve為在此晶粒中位錯(cuò)穩(wěn)定存在的體積 。 另一個(gè)參數(shù)就是上述的特征長(zhǎng)度 L， 又稱位錯(cuò)穩(wěn)定的特征常數(shù) ， 晶粒尺寸小于它 ， 位錯(cuò)則不穩(wěn)定 。對(duì)于 Δ ＝ 1/2的圓柱形或球形納米晶粒 ， L等于它們的半徑 。 圖 Δ和 L與納米微晶塊體特征參數(shù)的關(guān)系 。 圖 同形狀晶粒內(nèi)穩(wěn)態(tài)位錯(cuò)相對(duì)體積 Δ與參數(shù) Ω和彈性模量比 Г的關(guān)系 。 對(duì)同一種結(jié)構(gòu)被確定的材料 ， Ω的變化反映了粒徑大小 。 這樣由圖 ， 隨顆粒尺寸 l減小 (即 Ω的減小 )， 穩(wěn)態(tài)位錯(cuò)的相對(duì)體積 Δ也下降 ，這就意味著 ， 當(dāng)顆粒尺寸 l小于 L時(shí) ， 穩(wěn)態(tài)位錯(cuò)所占體積大大減小 。 這進(jìn)一步說(shuō)明在納米態(tài)下 ， 小于特征長(zhǎng)度L的晶粒內(nèi) ， 穩(wěn)態(tài)位錯(cuò)密度比常規(guī)粗晶的密度低得多 。 三叉晶界 三叉晶界在納米材料界面中體積分?jǐn)?shù)高于常規(guī)的多晶材料 ，因而它對(duì)材料的性質(zhì) ， 特別是力學(xué)性質(zhì)影響是很大的 。 如圖 ， 這里需要指出的是他們把整個(gè)界面分成兩部分 ， 一是三叉晶界區(qū) ， 二是晶界區(qū) 。 這兩個(gè)部分的體積總和稱為晶間區(qū)體積 。 空位、空位團(tuán)和孔洞 單空位主要在晶界，這主要對(duì)第一類納米固體在顆粒壓制成塊體時(shí)形成的。 空位團(tuán)主要分布在三叉晶界上。它的形成一部分可歸結(jié)為單空位的擴(kuò)散凝聚，也有一部分在壓制成塊狀試樣時(shí)形成的。 空洞一般處于晶界上?？斩创嬖诘臄?shù)量（空洞率）決定了納米材料的致密程度。 測(cè)量 X射線或 γ射線的康普頓散射是研究物質(zhì)電子動(dòng)量分布的一種直接手段 ， 它被廣泛地用于研究多晶 、 單晶 、 非晶和合金等的電子狀態(tài) 。 用這種方法研究納米材料的電子動(dòng)量分布是一種新的嘗試 ， 并已經(jīng)取得了一些有意義的結(jié)果 。 康普頓輪廓法 動(dòng)量密度分布的關(guān)系 :當(dāng) γ光子與物質(zhì)中的電子發(fā)生康普頓散射時(shí) ， 由于電子處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)使散射到一定角度的光子的能量產(chǎn)生多普勒展寬 。 圖 的是光子與運(yùn)動(dòng)電子散射的示意圖 。 2. 實(shí)驗(yàn)裝置和數(shù)據(jù)處理 測(cè)量康普頓輪廓的一個(gè)典型實(shí)驗(yàn)裝置示于圖 ， 它的工作原理是：準(zhǔn)直的 γ射線入射到散射體上 ， 在固定的 θ角方向利用散射線探測(cè)器測(cè)量散射后的 γ光子的能量 ， 從探測(cè)器輸出的電脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)前置放大器 、 主放大器放大后 ， 由多道脈沖幅度分析器記錄 ， 最后送計(jì)算機(jī)處理 。 納米材料的康普頓輪廓 目前已經(jīng)用康普頓輪廓方法研究了多種納米材的電子動(dòng)量分布 ， 并與相應(yīng)的多晶大塊材料進(jìn)行了比較 。 現(xiàn)以碳和三氧化二鋁為例作一介紹 。 納米碳粉是將光譜純的石墨粉用球磨機(jī)球磨 8h制備的 ， 其平均顆粒度為 ， 用透射電子顯微鏡觀測(cè)到的粒 徑 分 布 示 于 圖。 分別將這種納米碳粉和多晶石墨粉在 13mm， 厚度為 5mm的薄片 ， 利用 圖 241Am放出 165。 角散射后的射線能譜 ， 經(jīng)一系列的修正和處理后 ，得到納米碳和石墨的康普頓輪廓 J(q)值 ， 見表 。 用同樣的方法研究了納米 Al2O3的電子動(dòng)量分布 。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 ；理論計(jì)算結(jié)果如圖 結(jié)論： 到目前為止 ， 所有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都顯示：在低動(dòng)量區(qū)納米固體的 J(q)值均比同種材料的大塊多晶固體的J(q)值高 ， 電子動(dòng)量密度分布 I(p)曲線也向低動(dòng)量方向移動(dòng) ， 對(duì)于不同的納米材料或相同材料但不同顆粒度的納米固體 ， J(q)和 I(p)改變的數(shù)值不同 。 這些結(jié)果顯示了納米材料的電子狀態(tài)與大塊固體材料的電子狀態(tài)不同 ， 這是納米材料具有一些特殊性質(zhì)的重要原因之一 。 一、納米固體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 二、納米固體界面的結(jié)構(gòu)模型 三、有關(guān)納米固體各種實(shí)驗(yàn) X光實(shí)驗(yàn)研究 本章小結(jié)
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