納米材料的高強度和高蘇醒如何體現(xiàn)?

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納米材料為什么能同時兼有高強度和高塑性,分別在什么條件下體現(xiàn)?其內(nèi)在原理是什么?謝謝各位大師!

狗娃子

可以簡單理解為”尺寸效應(yīng)”,。當材料的結(jié)構(gòu)單元的典型尺寸縮小到一定程度時,，材料的性能會發(fā)生突變,。一般認為是<=100納米 （nm）。
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9 ~- ]& u4 `9 r! w& l& ?納米材料是一個很寬的范圍,，這里以納米晶粒金屬材料為例,。通常的金屬材料是由晶粒組成的，晶粒之間即為晶界,，室溫時晶界強度比晶粒內(nèi)部高,。晶粒粗大時，晶界占的體積很小,，對材料性能的貢獻小,。但當晶粒小到一定程度，晶界占到足夠的分量時,，晶界的貢獻不可復(fù)略,，使得材料強度提高。特別是在納米尺寸時,，晶界的表面張力還會對晶粒內(nèi)部產(chǎn)生很大的壓強,，使晶內(nèi)強度也很高（此時晶粒可以視著不可變形的硬質(zhì)點）,，此時的變形以晶粒間的滑動和轉(zhuǎn)動為主,。納米晶粒很小，也容易滑動和轉(zhuǎn)動,，并維持材料的連續(xù)性,。所以材料表現(xiàn)出高強度和高塑性。這也是為什么納米陶瓷也有塑性的原因,。
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條件是：材料的晶粒必須在納米量級,，即<100nm（個別金屬在幾百納米也會表現(xiàn)出來）。通常要達到這個條件成本很高,，所以很難做到大塊的納米材料,，商業(yè)化一般以納米顆粒、納米薄膜居多,。另外,，納米材料屬于非平衡態(tài)材料，在較高溫度時晶粒會長大粗化,，從而喪失其性能,。