第八章---纳米固体材料的微结构---推荐.ppt

由图8.16可看出，未退火的原始试样在８３K至293K的温度范围，在高内耗背景上附加了一个很宽的内耗峰。 退火过程中纳米材料结构变化的内耗研究 * 小结 一、纳米固体的结构特点 1.晶粒组元：该组元中所有原子都位于晶粒内的格点上 2.界面组元：所有原子都位于晶粒之间的界面上 二、纳米固体界面的结构模型 1.类气态模型 2.有序模型 3.结构特征分布模型 三、纳米固体界面的X光实验研究 1.类气态模型的争论与诞生 2.提出了有序结构模型的实验依据 3.运用径向分布函数研究纳米非晶固体界面 * 四、镜面结构的电镜观察 1.Thomas:纳米晶Pd的界面内没发现扩展的无序结构，原子排列有序程度很高，和常规粗晶材料的界面没有明显的差别。 2. Ishida：纳米Pd试样，在晶粒中存在孪晶，纳米晶靠近界面的区域有位错亚结构存在 3.Siegel：对 TiO2(金红石)纳米，没有发现无序结构存在 五、穆斯堡尔谱 1.感念：在固体中处于激发态的核回到基态时无反冲地放出光子，这种光子被处于基态的同种核(又称吸收体)无反冲地共振吸收的吸收谱 2.原理：放射源发射γ射线，经试样后被吸收体原子核吸收，探测器接收γ射线，并转化成电压脉冲信号，可反映试样吸收γ射线的情况。 * 六、纳米固体结构的内耗研究 1.界面粘滞性研究 2.退火过程中纳米材料结构变化内耗研究 * * THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS THANKS * （3）纳米固体材料中的空位 在纳米材料中，界面(包括晶界和三叉晶界)体积分数比常规多晶大得多，界面中的原子悬键较多，使得空位、空位团、孔洞等点缺陷增加。 单空位：主要存在于晶界上，是由于纳米固体颗粒在压制成块体时形成的。 空位团：主要分布在三叉晶界上。它的形成一部分归结为单空位的扩散凝聚，另一部分是在压块体时形成的。 空位团一般都很稳定，在退火过程中，即使晶粒长大了，空位团仍然存在。这是因为在退火过程中三叉晶界不能被消除。 * Lupo等人于1992年采用分子动力学和静力学计算了在300K时纳米晶Si的径向分布函数，结果发现纳米晶Si和常规单晶Si在径向分布函数上有差别。 当界面原子间距γa≤d/2(d为粒径)时：径向分布函数类似于常规多晶，但分布函数峰的幅度随原子间距单调下降，而常规多晶是起伏的。 当界面原子间距γad/2时：径向分布函数类似于常规非晶。 纳米材料的界面有序条件：主要取决于界面的原子间距和颗粒大小。当γa≤d/2时，界面为有序结构；当γad/2时，界面为无序结构。 * 基本观点：纳米材料的界面不是单一的、同样的结构， 界面结构是多种多样的。在庞大的界面中，由于在能量、缺陷、晶粒取向、杂质偏聚上的差别，纳米材料的界面结构存在一个分布，它们都处于无序到有序的中间状态。 无序→短程有序→扩展有序→长程有序。 这个结构特征分布受制备方法、温度、压力等因素的影响很大。随着退火温度的升高或压力的增大，有序或扩展有序界面的数量增加。 例：有人用高分辨TEM观察了纳米晶Pd块体的界面结构，在同一个试样中既看到了有序界面，也看到了无序界面。 结构特征分布模型 * ８.３纳米固体界面的X光实验研究 　　晶体在结构上的特征是其中原于在空间的排列具有周期性，即具有长程有序。多晶是由许多取向不同的单晶晶粒组成，在每一晶粒中原子的排列仍是长程有序的。非晶态原子的空间排列不是长程有序的，但却保持着短程有序，即每一原子周围的最近邻原于数与晶体中一样仍是确定的，而且这些最近邻原子的空间排列方式仍大体保留晶体的特征。如图8．2所示，非晶体的原子径向分布概率函数第一峰对应于最近邻原子分布，它尖而高，位置与晶体中最近邻原子间距一致，由峰面积推算得最近邻原于数也与晶体的基本一致，表明从最近邻原子分布看，仍保持晶体的短程有序性。但随着原子间距r的增大。概率函数的峰值变得越来越不显著．说明原子的分布已不具有晶体中的长程序。 * * 8．3．1类气态模型的诞生及争论