納米固體材料構ppt課件-在線瀏覽
2025-06-20 01:34本頁面
【正文】 述主要應該考慮到顆粒的尺寸 、 形態(tài)及其分布 ， 界面的形態(tài) 、 原子組態(tài)或者鍵組態(tài) ， 顆粒內和界面的缺陷種類 、 數量及組態(tài) ， 顆粒內和界面的化學組分 、 雜質元素的分布等 。 下面我們簡述一下自 1987年以來描述納米固體材料微結構的幾個模型 。 納米材料的界面原子排列是有序的 。 納米固體界面的結構模型 納米固體界面的 X光實驗研究 晶體在結構上的特征是其中原 子 在空間的排列具有周期性 ， 即具有長程有序 。 非晶態(tài)原子的空間排列不是長程有序的 ， 但卻保持著短程有序 ， 即每一原子周圍的最近鄰原 子 數與晶體中一樣仍是確定的 ， 而且這些最近鄰原子的空間排列方式仍大體保留晶體的特征 。 但隨著原子間距 r的增大 。 說明原子的分布已不具有晶體中的長程序 。 圖 (a)示出的是懸浮于石蠟基體上的超細 Fe微粒的 XRD曲線 ， 這與通常的 bcc結構的 α— Fe的衍射結果是一致的 。 這部分衍射強度 (圖 (c)中曲線(C)不同于非晶 Fe的衍射 ， [圖 (c)曲線 E]， 卻類似于具有氣態(tài)結構的鐵樣品的散射 [圖 (c)中曲線 D] 。 1992年 Eastman等人 共 同 合 作 在 美 國Argon實驗室對納米 Pd晶體進行了 XRD研究 。 實驗證明二者的衍射背景差不多 ， 這說明 Gleiter等人的計算結果和類氣態(tài)模型都不合理 。他們進一步結合納米晶 Pd的氫化行為研究和EXAFS（ 擴展 X射線吸收精細結構 ） 實驗結果提出了納米晶 Pd的界面為有序或局域有序結構 。 這是因為擴展的無序晶界會阻止 α－ Pd轉變成 β－PdHx。 EXAFS研究 Eastman等人認為粉體中界面占的體積分數極小 ，可以忽略不計 ， 由此他們推斷 EXAFS幅度的降低 ， 并不是由界面原子混亂排列所引起的 ， 并根據這一實驗事實否定了 納米材料界面是無序的觀點 。 這類材料的界面與納米微晶材料的界面有沒有差異一直是人們關注的問題 。納米非晶氮化硅塊體材料的 x光徑向分布函數 (RDF)研究給出了這種材料的平均鍵長和配位數的實驗數據 ， 結果如表 。 只有假設顆粒內和界面內平均鍵長在一定溫度范圍內熱處理都不發(fā)生變化的情況下才能與實驗結果相符合 ， 因此 ， 我們沒有理由認為界面中 Si— N鍵長或Si— Si鍵長是變化的 ， 原子排列是混亂的 ， 而用 短程有序 來描述納米非晶氮化硅塊材界面結構是合理的 。 如果納米非晶氮化硅中顆粒組元的短程結構與常規(guī)非晶氮化硅類似 ， 那么可以推斷納米非晶氮化硅塊材的界面結構是一種偏離 Si－ N4四面體短程有序結構 。Thoms等對納米晶 Pd的界面結構進行了高分辨電鏡的觀察 ， 沒有發(fā)現界面內存在擴展的無序結構 ， 原子排列有序程度很高 ， 和常規(guī)粗晶材料的界面沒有明顯的差別 (見圖 )。 圖 了納米晶 Pd界面結構的高分辨像和示意圖 。 Ishida把它稱為擴展的有序結構 。 李斗星用先進的 400E高分辨電鏡在納米 Pd 晶體同一試樣中既看到了界面原子的有序排列 ， 也看到了混亂原子排列的無序界面 ， 如圖 。 注 意 這里應該指出 ， 在用電子顯微鏡研究納米材料界面結構時 ，有以下幾個問題應該考慮 ， 否則很難使人相信高分辨電鏡對納米材料界面觀察結果是否代表了納米材料界面的真實結構 。 由于原子核與其核外環(huán)境 （ 核外電子 ， 近鄰原子及晶體結構等 ） 之間存在細微的相互作用 ， 即超精細相互作用 。 Birringer與 herr等人測量了納米 Fe微晶樣品的穆斯堡爾譜，見圖 。 測得的譜可用兩組六線譜進行擬合 ， 其超精細參數列于表 。 圖 是晶體組元與界面組元的超精細場 H隨溫度的變化 。 這是因為界面組元的 居里溫度 Tc較低 。內耗作為一種手段可以用來研究材料內部的微結構和缺陷以及它們之間的交互作用 。 有人把它稱作 “ 原子探針 ” 。 納米材料在形成過程中經受了很大的壓力 ， 原始材料內部畸變能很高 ， 龐大比例的界面的高界面能使它處于亞穩(wěn)態(tài) ， 這就給直接觀測手段 ， 例如TEM研究納米材料的結構帶來了一定的困難 ， XRD雖然能揭示納米材料的微結構 ， 但只能給出靜態(tài)的結構 ， 對納米材料中的原子 、 缺陷和界面等的動態(tài)行為的研究無能為力 。 界面黏滯性的研究 由圖 可看出 ， 未退火的原始試樣在８３ K 至293K的溫度范圍 ， 在高內耗背景上附加了一個很寬的內耗峰 。 （ 2） 正電子湮沒譜學為研究納米微晶物質的結構提供有效手段 。 結果表明 ， 納米微晶物質的正電子壽命譜與孤立的超微粒 、 大晶粒物質及非晶態(tài)物質的都不同 ,圖 Fe的正電子壽命譜與其余 Fe材料譜的比較 。此外 ， 納米微晶 Fe的譜的長壽命成分顯著增強 ， 納米微晶 Fe的正電子壽命譜可用四成分 (4個壽命 ， τ1， τ2， τ3 ，τ4 )進行解譜 。 隨壓實樣品的壓力增加，長壽命成分只剩下一個。 可見 ， 當 p10MPa時 ， 短壽命 τ 1與 τ 2隨壓力變化很小 ， 兩成分的強度之比 I1／ I2在 p＝ 56 MPa之前隨壓力增加 ， 表明壽命為 τ 1的態(tài)的濃度相對于壽命為 τ 2的態(tài)的濃度增加了 。 燒結過程中納米材料致密化的研究 致密度的問題是納米結構材料燒結過程中最重要的研究內容 ， 它是關系到納米材料應用的關鍵問題 。 利用正電子技術就能獲得上述信息 。 在適當的交變電磁場作用下 ， 可以激發(fā)粒子在這些能級間的共振躍遷 ， 這就是核
教學課件相關推薦
鄂ICP備17016276號-1