根据微观结构的不同,我们可以将纳米晶体材料分类。如果晶体材料在三维上都 是纳米级,那么我们称之为纳米结构。如果在二维上是纳米级,则被称为纳米薄膜。 如果材料是纳米纤维,那么可见其只是在一维尺度上是纳米级的。此外,还有零维原 子簇或者簇组装[4]。
我们可以通过使用扫描隧道电子显微镜(STM)和透射电子显微镜(TEM)来了解结构的有关信息。在随后的研究中发现有些问题需要考虑:当我们使用高分辨率 的透射电子显微镜时,电子束会产生杂质,纳米材料的边界结构也会发生变化。此外, 我们还能采用的实验技术包括场离子显微术(FIM)和核磁共振等,还有俄歇电子能 谱及质谱光谱等分析技术也能用来探测有关结构的信息[5]。
早期,Gleiter 利用多种分析手段研究纳米晶体的微观结构。他发现晶界密度低于 理想晶体,仅为 75%-80%。而且通过分析 XRD 强度,他认为纳米晶体的界面表现出 无序状态,结构类似于气体。因此,他提出了纳米晶界的类气态模型[6]。不过,随着 对纳米晶体材料结构的不断深入研究,这种理论正在受到挑战。首先 Siegel 等人[7] 用高分辨率电镜和拉曼散射研究晶界结构,通过大量实验结果,他们认为纳米晶界是 有序的。Ishida 等人[8]用高分辨电镜不仅观察到了局域有序的结构,并且观察到只在 有序晶体中才会出现的结构缺陷,支持了 Siegel 等人的纳米晶界有序的观点。Thoms 等人通过 HREM 进行观察,发现纳米晶体的晶界结构与大角晶界相似。李斗星等人 [9]通过对纳米 Pd 晶界结构的 HREM 观察,发现在晶粒取向和外场作用的影响下,纳 米晶界结构会在有序和无序间变化。事实上,纳米材料的晶界与材料成分,制备方法 等因素密切相关。其结构可能非常复杂,很难用一个统一的模型来描述微观结构。
1。2。3 纳米材料性质 电学性质论文网
首先,纳米晶体材料的电阻相比于常规材料要高。究其原因,是其边界原子体积 的增加。晶粒尺寸的减小,加剧了晶格畸变。随着晶格膨胀率增加,电阻率呈现非线 性升高[10]。纳米电子陶瓷具有易掺杂性,因此其具有广泛的器件应用性。相比于体相 多晶金属,纳米材料的电阻要高。此外,如果将纳米材料放置于磁场中,其电阻会下 降 50%-80%,然而常规材料的电阻下降仅为 1%-2%。这种纳米材料被称为巨磁阻材料, 此现象被称为巨磁阻现象。对于纳米材料的磁性研究中,巨磁阻现象和纳米巨磁阻材 料是一个引起研究人员广泛兴趣的热点。
光学性质对于纳米材料光学性质的研究,主要集中于其红外吸收领域。我们在对纳米氧化 物例如纳米 Al2O3 和纳米 Fe2O3 的观察中,发现了异常的红外振动吸收。此外,还观察到了纳米晶 Si 膜的频移现象。在通常情况下,半导体 Si 的发光效率低。但随着 Si 晶粒减小到临界尺寸或更小时,能看到很强的可见光发射[11]。这个临界尺寸为 5nm, 产生此现象主要是由于 Si 的能带结构发生了变化。相比常规材料的光学性质,纳米 材料具有非线性光学效应。目前,通常采用四波混频技术和 Z 扫描来测量这种光学性 质。
热稳定性纳米晶体中存在着大量的晶界面,使其处在热力学的亚稳状态。因此在适当的外 界条件下,纳米晶体的晶粒尺寸变大,晶体从而转化至较稳定的状态。随着晶粒的长 大,晶体的尺寸并不在纳米级,因此也就失去了优异的性能。然而研究表明,纳米晶 体的热稳定性良好。在室温条件下,绝大多数纳米晶体有着稳定的形态,晶粒不会长大。纳米合金的晶粒长大温度通常高于 0。5Tm,例如纳米 Ni80P20 合金的晶粒长大温度 是其熔点的 0。56 倍[12]。纳米晶体晶粒长大的过程中存在着影响结构的本质因素,因 此其长大的扩散激活能很高。 BaTiO3PbTiO3纳米晶体居里转变温度的热力学研究(3):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_94530.html