多晶资料是不同晶格取向的晶粒的聚集体,因其在再结晶、塑性变形和晶粒成长等范畴的广泛使用而遭到重视。与传统的单晶资料比较,纳米晶资料具有更优越的机械功能和更快的晶粒成长动力学,这使其在电子、动力和生物医药等范畴展现出巨大的使用潜力。但是,这些资料在微观结构演化过程中也面对晶粒旋转和织构演化等应战,影响其功能的稳定性。
近来,来自美国加州大学尔湾分校潘晓晴教授、香港大学David J. Srolovitz和香港城市大学韩健教授等人协作在了解纳米晶资料的微观机制方面取得了新进展。他们经过四维扫描透射电子显微镜(4D-STEM)技能,深化讨论了纳米晶资猜中不接连性介导的晶粒旋转机制。研讨之后发现,在晶粒成长过程中,晶界的不接连性运动显着影响了晶粒的旋转行为,这为提醒晶粒旋转与晶界搬迁之间的计算相关性供给了新的视角。
该团队的研讨显现,借助于原位高分辨率比较高视点环形暗场STEM(HAADF-STEM),能够定量相关每个晶界搬迁事情与不接连性运动。这种办法不只提醒了纳米晶资猜中近刚体晶粒旋转的定量特征,还展现了不接连性在微观结构演化中的关键作用。研讨根据成果得出,经过了解晶粒旋转与晶界搬迁的耦合机制,显着提高了对资料功能的猜测才能。这些发现为纳米晶资料的规划与优化供给了重要根据,有望推进新资料的开发与使用。
表征解读】本文经过最先进的原位四维扫描透射电子显微镜(4D-STEM)技能及高视点环形暗场STEM(HAADF-STEM)调查,提醒了在纳米晶薄膜中不接连性介导的近刚体晶粒旋转机制。研讨标明,晶粒在退火过程中阅历了明显的旋转现象,尤其是在晶粒成长和再结晶的过程中。这一发现不只为了解微观结构的演化供给了重要的视角,还为优化资料功能奠定了根底。
针对晶粒旋转现象,本文经过定量的原子标准表征,讨论了不接连性运动与晶粒旋转之间的微观机制。研讨显现,不接连性作为晶界限缺点,其运动关于晶粒的旋转起到了关键作用。经过高分辨率成像,作者得到了不接连性传播与晶界搬迁之间的计算相关性,然后深化发掘了晶粒旋转与晶界活动之间的内在联系。这种耦合机制的承认,为资料科学界对晶粒行为的了解供给了新的理论支撑。
在此根底上,经过结合原位四维STEM和HAADF-STEM的多种表征手法,作者得出了晶粒旋转与晶界搬迁的联系,进一步标明晰不接连性在这一过程中所起的主导作用。这些试验成果不只提升了作者对纳米晶资猜中微观结构动态的了解,还展现了不接连性在操控晶粒旋转中的重要性。作者还进行了分子动力学模仿,以辅佐试验成果的解读,验证了作者的定论在不同标准下的适用性。
总归,经过上述多标准表征,作者深化分析了纳米晶薄膜中晶粒旋转的机制,讨论了与之相关的各种微观现象。这一研讨为规划和制备新型资料供给了重要的理论根底与试验根据,终究推进了资料科学在微观结构操控方面的前进。经过对不接连性及其与晶界活动的联系的深化了解,未来有望在合金、复合资料等范畴开宣布功能更优的新资料,进一步拓展资料使用的可能性。
定论展望】本文的研讨提醒了不接连性在近刚体晶粒旋转过程中的关键作用,供给了对纳米晶资料微观结构演化机制的深刻了解。这一发现不只应战了传统的晶粒旋转描绘,还强调了多标准原位电子显微镜技能在原子标准机制研讨中的重要性。经过定量相关晶界搬迁与不接连性运动,研讨人员提醒了晶粒旋转与晶界搬迁之间的内在联系。这种剪切耦合的机制不只有助于了解纳米晶资料的力学功能,还为新资料的规划和开发供给了理论根底,尤其是在合金和高熵合金等杂乱资猜中。
此外,本研讨所选用的多标准试验办法,展现了在不同微观结构条件下探究资料行为的新视角,具有广泛的使用远景。未来的研讨能够在此根底上,进一步讨论其他类型资猜中的相似机制,以推进纳米资料和多晶资料的研讨进展。