Hvordan er størrelsen af ​​krystaller i nanokrystallinske metaller forskellig fra normale metaller?

Nanokrystallinske metaller er karakteriseret ved deres ekstremt lille krystalstørrelse, typisk fra 1 til 100 nanometer (nm). Dette er i modsætning til normale metaller, som har krystalstørrelser, der kan være flere mikrometer (µm) eller større. Den mindre krystalstørrelse i nanokrystallinske metaller skyldes de unikke behandlingsbetingelser, der bruges til at fremstille dem, såsom hurtig størkning eller alvorlig plastisk deformation.

Her er de vigtigste forskelle i størrelsen af ​​krystaller mellem nanokrystallinske metaller og normale metaller:

1. Krystallitstørrelse :Den mest åbenlyse forskel er størrelsen af ​​de enkelte krystallitter eller korn, der udgør metallet. I nanokrystallinske metaller er krystallitstørrelsen typisk mindre end 100 nm, mens i normale metaller kan krystallitstørrelsen være flere mikrometer eller større.

2. Korngrænser :Nanokrystallinske metaller har en væsentlig højere korngrænsetæthed på grund af den mindre krystalstørrelse. Korngrænser er grænsefladerne mellem tilstødende krystallitter, og de spiller en vigtig rolle i at bestemme metallets egenskaber.

3. Overflade-til-volumen-forhold :Nanokrystallinske metaller har et højere overflade-til-volumen-forhold sammenlignet med normale metaller. Dette skyldes, at det samlede overfladeareal af de talrige små krystallitter er større sammenlignet med det samlede overfladeareal af færre større krystallitter. Det øgede forhold mellem overflade og volumen kan påvirke metallets kemiske reaktivitet og fysiske egenskaber.

4. Mekaniske egenskaber :Nanokrystallinske metaller udviser ofte forbedrede mekaniske egenskaber, såsom øget styrke og hårdhed, på grund af den unikke kornstruktur og tilstedeværelsen af ​​korngrænser.

5. Termiske egenskaber :Nanokrystallinske metaller kan udvise forskellige termiske egenskaber sammenlignet med normale metaller. For eksempel kan de udvise højere termisk ledningsevne eller lavere smeltetemperaturer på grund af den højere korngrænsetæthed og den mindre størrelse af krystallitterne.

6. Elektriske egenskaber :De elektriske egenskaber af nanokrystallinske metaller kan være væsentligt forskellige fra normale metallers. Nanokrystallinske metaller kan vise højere elektrisk resistivitet på grund af den øgede spredning af elektroner ved korngrænserne.

Samlet set fører den reducerede krystalstørrelse i nanokrystallinske metaller til unikke egenskaber, der adskiller sig fra normale metallers, hvilket gør dem værdifulde til forskellige anvendelser inden for områder som katalyse, sensorer, energilagring og avancerede materialer.