第七章纳米固体材料内容一、纳米结构材料结构特征及研究方法二、纳米结构材料的性能三、纳米材料的制备方法四、纳米复合材料一、纳米结构材料结构特征及研究方法§1结构特征及缺陷§2纳米固体材料的界面结构模型§3纳米固体材料界面的研究方法§1结构特征及缺陷纳米固体材料是由颗粒或晶粒尺寸为1-100nm的粒子凝聚而成的三维块体。纳米固体材料的根本构成是纳米微粒加上它们之间的界面。物理上的界面不只是指一个几何分界面，而是指一个薄层，这种分界的外表〔界面〕具有和它两边基体不同的特殊性质。因为物体界面原子和内部原子受到的作用力不同，它们的能量状态也就不一样，这是一切界面现象存在的原因。纳米固体材料的结构缺陷有三种类型：点缺陷〔空位、空位对、空位团、溶质原子、杂质原子等〕、线缺陷〔刃型位错、螺型位错、混合型位错等〕、面缺陷〔层错、相界、晶界、三叉晶界、孪晶界等〕。§1结构特征及缺陷缺陷是实际晶体结构偏离了理想晶体结构的区域。纳米材料结构中平移周期遭到很大破坏，界面原子排列比较混乱，界面中原子配位数不全使得缺陷增加。另外，纳米粉体压成块体后，晶格常数会增加或减少，晶格常数的变化也会使缺陷增加。这就是说，纳米材料实际上是缺陷密度十分高的一种材料。1.1纳米材料中的位错位错又可称为差排〔英语：dislocation〕，在材料科学中，指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规那么排列〔晶体学缺陷〕。从几何角度看，位错属于一种线缺陷，可视为晶体中已滑移局部与未滑移局部的分界线，其存在对材料的物理性能，尤其是力学性能，具有极大的影响。假设一个晶面在晶体内部突然终止于某一条线处，那么称这种不规那么排列为一个刃位错。刃位错附近的原子面会发生朝位错线方向的扭曲。1.1纳米材料中的位错目前，许多人用高分辨TEM分别在纳米晶Pd中观察到位错、位错网络、孪晶等。图1-2为纳米晶钯Pd中的位错和孪晶的高分辨像。俄国Gryaznov等人从理论上分析了纳米材料的小尺寸效应对晶粒内位错组态的影响，对多种金属纳米晶体的位错组态发生突变的临界尺寸进行了计算。他们认为：当粒径小于某一临界尺寸时，位错不稳定，趋于离开晶粒；当粒径大于此临界尺寸时，位错稳定地处于晶粒中。并且，对于同一种材料，粒子的形状不同，位错稳定存在的临界尺寸也不同。1.2纳米固体材料中的三叉晶界三叉晶界是三个或三个以上相邻晶粒之间的交叉区域。Palumbo等人假设三叉晶界为三棱柱，见...
