ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Дефекты, поверхности раздела, пограничные сегрегации из "Наноструктурные материалы " Как и в случае обычных дефектов в твердых телах, для наноматериалов различают нульмерные, одномерные, двухмерные и трехмерные дефекты — соответственно вакансии и межузельные атомы, дислокации, поверхности раздела, полости и нанопоры. В квантовых малоразмерных структурах анализируют соответственно квантовые точки, ямы, проволоки, стенки и другие дефекты, что будет описано в гл. 3. [c.25] Давно известно, что многие малоразмерные объекты (кластеры, нитевидные кристаллы — усы и др.) практически бездефектны, что подтверждается, например, высокими показателями прочности усов , сопоставимыми с теоретическими оценками. Концентрация тепловых (равновесных) вакансий на один атом для больщинства металлов при температуре плавления составляет примерно 10 , т. е. один незаполненный узел на 10 000 атомов. [c.25] Для меди, энергия образования вакансий которой составляет ПО кДж на один атом, концентрация вакансий на один атом при комнатной температуре исчезающе мала ( 10 °, т. е. одна вакансия на 1 мм ). Таким образом, для нанообъектов, состоящих из нескольких тысяч атомов, даже при температуре плавления, не говоря уже о комнатной температуре, равновесные точечные дефекты практически отсутствуют. [c.25] Аналогичным образом можно считать, что растворение пустоты (вакансии) в малых частицах будет описываться выражением типа (2.5) и образование избыточных вакансий будет пропорционально 1/Ь, где I — размер наночастицы (нанокристаллита). [c.26] Однако эта добавка не столь велика (значение Со увеличивается на один-два порядка). Следуя работе [6], оценим размер частиц, в которых имеется, по крайней мере, одна вакансия. Число вакансий в частице радиусом г при концентрации вакансий в этой частице равно Пг = Апг СЛЗк )] с учетом формулы (2.5) находим, что для золота при Т = 600 К радиус частиц, не имеющих вакансий, составляет примерно 10 нм (и менее). [c.26] Отмеченные соображения о тепловых вакансиях в изолированных наночастицах применительно к консолидированным наноматериалам (состоящим из множества нанокристаллитов) не относятся. [c.26] Здесь уместно обсудить минимальный размер нанокристаллов. По мере уменьшения размера нанокристалла может реализоваться ситуация, когда элементы симметрии, присущие данному типу кристаллов, будут исчезать, что, по мнению А. М. Глезера, следует считать нижним пределом нанокристаллического состояния [4]. В рамках такого подхода сохранение элементов симметрии считается разумным до размера, соизмеримого с тремя координационными сферами. Например, для объемноцентрированной и гранецентрированной кубических структур минимальный критический размер кристаллитов будет составлять 0,5 нм (а-Ре) и 0,6 нм (N1) соответственно. [c.26] При размере кристаллитов менее Ь вероятность существования в них дислокаций мала. Для краевых дислокаций в меди, алюминии, никеле, железе, нитриде титана Т1Ы параметр V составляет 25, 10, 10, 2, 1 нм соответственно. [c.28] На рис. 2.10 показаны изображения краевых дислокаций в структуре нанокристаллов палладия и нитрида титана TiN. Дислокации внутри зерен наноматериалов встречаются не столь часто в основном приведенные выше оценки Ь подтверждаются. Гораздо чаще дислокации обнаруживаются на поверхностях раздела. Это так называемые зернограничные дислокации и дислокации несоответствия. Особенно велика плотность дислокаций в наноматериалах, полученных методом интенсивной пластической деформации, но и размер кристаллитов в последних обычно не ниже 70—100 нм, т. е. заведомо выше Ь. [c.28] Примечание. ОЦК — объемноцентрированная кубическая ГЦК — гранецентрированная кубическая А — алмазоподобная Т — тригональная ОЦТ — объемноцентрированная тетрагональная ИПД — интенсивная пластическая деформация КАС — кристаллизация из аморфного состояния. [c.30] Например, интенсивная пластическая деформация, особенно в варианте кручения, приводит к преимущественному появлению большеугловых границ, т.е. сушественно разориентированных и неравновесных поверхностей раздела. [c.31] С помошью высокоразрешающих ПЭМ и других методов детально исследуются ситуации на границах раздела в многофазных наноматериалах. Здесь важным является обнаружение дислокаций несоответствия, диффузионного взаимодействия и появления индивидуальных фаз. [c.31] Следует подчеркнуть, что суждения о структуре и составе границ зерен должны опираться на статистически представительную информацию, что применительно к специфике электронномикроскопических исследований требует изучения большого числа образцов. [c.31] Обычно различают регулярные (или специальные) и нерегулярные границы. У регулярных границ имеется решетка совпадений, параметры которой условно характеризуют числом атомов Ь в ячейке совпадений (А = 1 — полное совпадение решеток — границы нет А = 3 — граница двойника плоекости (111) гранецентрированной кубической решетки другие границы начинаются при А = 5, а при А 25 — 29 уже наблюдаются нерегулярные границы). [c.31] Примечание. Теоретическая плотность никеля 8,897 г/см , золота 19,299 г/см . [c.33] Вернуться к основной статье