Hvordan varierer grænsefladeenergi med sammenhæng?

sammenhæng: I materialevidenskab henviser sammenhængen til graden af ​​strukturel lighed mellem to tilstødende faser eller krystaller. En sammenhængende grænseflade betyder krystalgitter i de to faser, der matcher perfekt ved grænsefladen, hvilket fører til et minimalt uoverensstemmelse i atompositioner.

grænsefladeenergi: Grænsefladeenergi er den overskydende energi, der er forbundet med dannelsen af ​​en grænseflade mellem to forskellige faser. Det opstår af det faktum, at atomer ved grænsefladen oplever forskellige bindingsmiljøer sammenlignet med dem i hovedparten af ​​hver fase.

forhold:

* sammenhængende grænseflader: Generelt har sammenhængende grænseflader en tendens til at have lavere grænsefladenergier sammenlignet med usammenhængende grænseflader. Dette skyldes, at den minimale atomiske misforhold ved en sammenhængende grænseflade fører til mindre belastning og færre dinglende bindinger, hvilket resulterer i en lavere samlet energi -straf.

* usammenhængende grænseflader: Usammenhængende grænseflader, hvor gitteret i de to faser ikke stemmer overens, har en højere grad af uoverensstemmelse og dermed højere grænsefladeenergi . Dette skyldes oprettelsen af ​​defekter, dislokationer og misfit -belastning ved grænsefladen, hvilket kræver mere energi til form.

Faktorer, der påvirker grænsefladeenergi:

* gittermatch: Jo større uoverensstemmelse mellem gitteret i de to faser er, jo højere er grænsefladeenergien.

* Krystallografisk orientering: Orienteringen af ​​de to faser i forhold til hinanden kan påvirke graden af ​​sammenhæng og derfor grænsefladeenergien.

* overfladekemi: De kemiske sammensætnings- og bindingsegenskaber af overfladerne kan også påvirke grænsefladeenergien.

* Temperatur: Grænsefladeenergi kan påvirkes af temperaturen, da den påvirker atommobilitet og bindingsinteraktioner.

Eksempler:

* epitaksial vækst: I epitaksial vækst, hvor et krystallinsk materiale vokser oven på et andet med en lignende gitterstruktur, dannes sammenhængende grænseflader ofte, hvilket resulterer i film med lav grænseflade og høj kvalitet.

* korngrænser: Korngrænser i polykrystallinske materialer er grænseflader mellem forskellige korn med forskellige krystallografiske orienteringer. Grænsefladen energi ved disse grænser kan variere afhængigt af graden af ​​sammenhæng.

Kortfattet: Sammenhæng spiller en afgørende rolle i bestemmelsen af ​​grænsefladeenergi. Generelt fører mere sammenhængende grænseflader til lavere grænsefladeenergier på grund af reduceret belastning og færre defekter. Imidlertid kan det specifikke forhold mellem sammenhæng og grænsefladeenergi være kompleks og påvirket af forskellige faktorer.