소개 장:나노 결정 재료

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나노 결정 물질은 지난 30 년 동안 뜨거운 연구 주제였습니다. 이러한 물질은 산업에 풍부하여 분자 및 거시적 물체 사이의 격차를 해소합니다. 나노결정 재료는 1-100 나노 미터 범위의 입자 크기를 가진 초미립자 단상 또는 다상 다결정이며,그림 1 에 도시 된 바와 같이,투과 전자 현미경(템)이미지 철 기반 나노 결정 코팅. 사실,원자의 매우 작은 크기와 큰 부피 분율은 입자 경계에 위치;다른 한편으로는,이 물질은 약 50 권으로 구성되어 있습니다.%결정 성분 및 50 권.%계면 성분.

그림 1.

철계 나노결정 코팅의 템 이미지(미공개 이미지).

나노 결정은 일반적으로 작은 입자 다결정 재료,나노 합성 표면,나노 입자 및 폴리머 미셀과 같은 모든 것으로 지정된다는 것을 알 수 있습니다; 그들 각각은 약물 전달에서 슈퍼 커패시터,촉매 및 센서에 이르기까지 다양한 용도를 가지고 있습니다. 이러한 자료는 다음과 같은 이유로 관심이 있습니다:

  1. 나노 결정질 물질의 특성은 단결정 및 거친 입자 다결정의 특성과 다르며 동일한 화학 조성을 가진 비정질입니다. 이 편차는 감소 된 결정체 크기뿐만 아니라 인접한 결정체 사이의 많은 양의 입자 경계와 강하게 관련이 있습니다.

  2. 나노 결정 물질의 개념은 고체 또는 용융 상태에서 혼합 할 수없는 성분의 합금을 승인하는 것으로 보인다. 이 날조한 합금은 진보된 과학 기술로 기기묘묘한 재산을 위한 좋은 후보자일 수 있었습니다.

그것은 명확 하 게 볼 수 있는 나노메트릭 규모에서 나노 결정 물질 포함 높은 입자 경계 볼륨 분수;따라서 입자 경계와 크리스탈 상호 작용 다른 속성에서 놀라운 역할을 합니다. 이러한 나노 결정 물질은 새로운 세대의 첨단 재료로서 기존의 거친 입자 다결정 재료보다 우수한 특성을 가지고 있음을 지적하는 것이 중요합니다. 그들은 고강도 및 경도,낮은 탄성 계수,향상된 연성/인성,우수한 피로 및 내마모성,증가 된 확산 성,높은 전기 저항력,감소 된 밀도,높은 열팽창 계수,향상된 비열,낮은 열 전도성 및 더 나은 연 자기 특성과 같은 뛰어난 기계적 및 물리적 특성을 나타냅니다.

나노결정 재료는 가스 응축,플라즈마 증착,스프레이 변환 기술,기계적 합금 및 기타 방법으로 제조 될 수 있습니다. 분명히 나노 결정질 물질을 제조하는 두 가지 접근법이 있습니다:”하향식”과”상향식”.”두 가지 접근 방식 모두 업계에서 중요한 역할을하며 몇 가지 장점과 단점이 있습니다. 상향식 접근 방식은 재료 합성에 새로운 것이 아니며 종종 나노 기술 문헌에서 강조됩니다. 사실,재료의 전형적인 합성은 원자에 의해 원자를 대규모로 만드는 것이며 산업 응용 분야에서 1 세기 이상 사용되었습니다. 상향식 접근 방식은 분자 별 분자,원자 별 원자 또는 클러스터 별 클러스터로 바닥에서 물질의 축적을 언급합니다. 결정 성장 과정에서 원자,분자 및 이온과 같은 성장 종은 성장 표면에 충돌 한 후 차례로 결정 구조로 조립됩니다. 상향식 접근 방식은 또한 적은 결함,보다 균일 한 화학 성분 및 더 높은 단거리 및 장거리 주문으로 나노 결정 물질을 얻을 수있는 바람직한 기회를 약속합니다. 상향식 접근 방식은 깁스 자유 에너지의 감소에 의해 주로 구동된다는 것을 인식 할 수 있습니다. 이와 달리 하향식 접근 방식은 오염 및 표면 결함 외에도 내부 응력을 삽입 할 가능성이 큽니다. 마찰 또는 볼 밀링은 나노 구조를 만드는 일반적인 하향식 방법 인 반면 콜로이드 분산 또는 가스 기반 감소는 상향식 접근법의 일반적인 예입니다. 전자는 재현 할 수없는 결정학 및 잘 제어되지 않는 입자 방향을 가진 다결정 구조를 생성합니다. 후자는 합금,순수 금속,이방성 나노 구조 및 코어 쉘을 포함한 구조 및 아키텍처의 재현 가능한 컬렉션을 생성했습니다. 리소그래피에서,박막 성장이 상향식이고 에칭이 하향식 인 반면,나노 리소그래피는 일반적으로 상향식 접근법이기 때문에,이 공정은 하이브리드 접근법으로 가정 될 수있다.

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