Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства

Скачать в djvu «Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства»


буждениями, локализованными на нанометровых неоднородностях структуры, то частота квазилокальных колебаний ю связана с размером неоднородности d соотношением со = Kv/d, где К — константа порядка единицы. Это означает, что распределение нанонеоднородностей по размеру может быть также описано логарифмически нормальной функцией, аналогичной (6.1), с той же величиной дисперсии о:


F(d) = exp



n2(d/d0) 4 о2



(6.4)


где dQ — наиболее вероятный размер нанонеоднородности.


Связанные с наличием нанонеоднородностей низкоэнергетические особенности колебательных спектров стекол могут существенно влиять на свойства стекол не только при низких, но и при высоких температурах вплоть до температуры затвердевания стекла. К таким свойствам относятся те, для которых влияние низкоэнергетической плотности колебательных состояний усилено по сравнению с областью спектра вблизи дебаевской частоты. Например, вклад низкоэнергетических фононов в величину среднеквадратичных тепловых колебаний атомов усилен пропорционально обратному квадрату частоты колебаний. В результате, как показано [591], наличие в стеклах избыточной плотности колебательных состояний, равной примерно 10 %, увеличивает амплитуду тепловых колебаний атомов на 30—40 % по сравнению с кристаллическим материалом, имеющим ту же температуру.


Предлагаемая в [584] универсальная форма спектра низкоэнергетических колебаний стеклообразных и аморфных веществ означает, что в их структуре имеются неоднородности нанометрового размера. В том хаосе и беспорядке, с которым обычно связывают структуру аморфных материалов и стекол, имеется универсальный пространственный масштаб, присущий стеклам различной природы (диэлектрическим, полупроводниковым, металлическим). Наличие в неупорядоченных материалах нанообластей может, по [584], иметь для теории стеклообразного и жидкого состояния такую же важную роль, как наличие элементарной ячейки для теории строения кристаллов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования последнего десятилетия существенно расширили представления об эффектах, связанных с размерами зерен (кристаллитов) твердого тела. Длительное время основное внимание было сосредоточено на изучении малых частиц-нанокластеров, свойства которых являются промежуточными между свойствами изолированных атомов и поликристаллического твердого тела. Создание методов получения компактных материалов с необычайно тонкозернистой структурой, в которой зерна имеют нанометровые размеры, позволило перейти к изучению структуры и свойств твердого тела в нанокристалличес-ком состоянии. В настоящее время основными методами получения компактных нанокристаллических материалов являются компактирование изолированных нанокластеров, полученных испарением и конденсацией, осаждением из растворов или разложением прекурсоров; кристаллизация аморфных сплавов; интенсивная пластическая деформация [1—5, 41, 134, 161, 165, 167, 169, 427, 463, 560]. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки, ни один из них не является универсальным, так как наилучшим образом применим для вполне определенного круга объектов. Исследования структуры и свойств наноматериалов развиваются очень интенсивно — в 1993 году в Мехико прошла Первая международная конференция по наноструктурным материалам, а в 1995—1996 гг. в мире состоялось уже 26 международных конференций по этим материалам. С 1992 года появилось несколько новых международных научных журналов, посвященных исключительно нано-кристаллическому состоянию.

Скачать в djvu «Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства»