纳米材料的高强度和高苏醒如何体现?

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纳米材料为什么能同时兼有高强度和高塑性,分别在什么条件下体现?其内在原理是什么?谢谢各位大师!

狗娃子

可以简单理解为”尺寸效应”。当材料的结构单元的典型尺寸缩小到一定程度时，材料的性能会发生突变。一般认为是<=100纳米 （nm）。

纳米材料是一个很宽的范围，这里以纳米晶粒金属材料为例。通常的金属材料是由晶粒组成的，晶粒之间即为晶界，室温时晶界强度比晶粒内部高。晶粒粗大时，晶界占的体积很小，对材料性能的贡献小。但当晶粒小到一定程度，晶界占到足够的分量时，晶界的贡献不可复略，使得材料强度提高。特别是在纳米尺寸时，晶界的表面张力还会对晶粒内部产生很大的压强，使晶内强度也很高（此时晶粒可以视着不可变形的硬质点），此时的变形以晶粒间的滑动和转动为主。纳米晶粒很小，也容易滑动和转动，并维持材料的连续性。所以材料表现出高强度和高塑性。这也是为什么纳米陶瓷也有塑性的原因。
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, s4 r+ K, K, i- R( D条件是：材料的晶粒必须在纳米量级，即<100nm（个别金属在几百纳米也会表现出来）。通常要达到这个条件成本很高，所以很难做到大块的纳米材料，商业化一般以纳米颗粒、纳米薄膜居多。另外，纳米材料属于非平衡态材料，在较高温度时晶粒会长大粗化，从而丧失其性能。