分离几何和扩散对纳米颗粒中位移的表面核的贡献
Ruikang Ding1, Soodabeh Azadehranjbar1, Ingrid M Padilla Espinosa2
1Department of Mechanical Engineering and Materials Science, University of Pittsburgh, Pittsburgh, Pennsylvania 15261, United States.
ACS nano
|January 26, 2024
概括
较小的金属纳米粒子在机械上是弱的,这是由于脱位核. 这项研究表明粒子大小,而不是表面扩散,显著影响纳米粒子强度,较大的粒子更强.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 金属纳米粒子 (NP) 由于其小小的尺寸而表现出机械不稳定性.
- 纳米粒子失效发生在异位的表面核化,热激活的过程中.
- 削弱机制包括几何效应 (表面曲率) 和增强的表面扩散.
研究的目的:
- 在纳米粒子机械故障中实验性地解开几何效应和表面扩散的作用.
- 量化不同尺寸和涂层的纳米颗粒的强度和变形行为.
主要方法:
- 在传输电子显微镜 (TEM) 中进行现场压缩测试.
- 测试三组:12nm裸露的Pt NP,16nm裸露的Pt NP和12nm涂的Pt NP.
- 用热力学计算来建模表面扩散的影响.
主要成果:
- 实验结果显示,随着粒子大小的增加 (12nm与16nm相比),平均产量强度增加了100%.
- 与裸体12nmNP相比,12nmNP上的涂层没有显著增加强度.
- 失位核化速率与颗粒大小的数量级增加,不受涂层的影响.
结论:
- 在纳米粒子故障中,降低脱位核化的能量屏障的几何因素比表面扩散更为关键.
- 表面扩散在金属纳米颗粒的脱位介导失效中起到较小的作用.
- 粒子大小是确定纳米粒子机械强度的一个主要因素.


