纯镍纳米晶体的晶格膨胀
纳米材料物理热学性质
纳米材料的热学性质纳米材料是一种既不同于晶态，又不同于非晶态的第三类固体材料，通常指三维空间尺寸至少有一维处于纳米量级 ( 1 n m～1 0 0 n m)的固体材料。
由于纳米材料粒径小，比表面积大，处于粒子表面无序排列的原子百分比高达 l 5 ～5 0 ％。
纳米粒子的这种特殊结构导致其具有不同于传统材料的物理化学特性。
纳米材料的高浓度界面及原子能级的特殊结构使其具有不同于常规块体材料和单个分子的性质，纳米材料具有表面效应，体积效应，量子尺寸效应宏观量子隧道效应等，从而使得纳米材料热力学性质具有特殊性，纳米材料的各种热力学性质如晶格参数，结合能，熔点，熔解焓，熔解熵，热容等均显示出尺寸效应和形状效应。
可见，纳米材料热力学性质在各方面均显现出与块体材料的差异性，研究纳米材料的热力学性质具有极其重要的科学意义和应用价值。
一热容1996年，在低温下测定了纳米铁随粒度变化的比热，发现与正常的多晶铁相比，纳米铁出现了反常的比热行为，低温下的电子比热系数减50 %。
1998年，通过研究了粒度和温度对纳米粒子热容的影响，建立了一个预测热容的理论模型，结果表明:过剩的热容并不正比于纳米粒子的比表面，当比表面远小于其物质的特征表面积时，过剩的热容可以认为与粒度无关。
2002年，又把多相纳米体系的热容定义为体相和表面相的热容之和，因为表面热容为负值，所以随着粒径的减小和界面面积的扩大，将导致多相纳米体系总的热容的减小，二.晶格参数，结合能，内聚能纳米微粒的晶格畸变具有尺寸效应，利用惰性气体蒸发的方法在高分子基体上制备了1. 45nm 的pd纳米微粒，通过电子微衍射方法测试了其晶格参数，发现 Pd 纳米微粒的晶格参数随着微粒尺寸的减小而降低。
结合能的确比相应块体材料的结合能要低。
通过分子动力学方法，模拟 Pd 纳米微粒在热力学平衡时的稳定结构，并计算微粒尺寸和形状对晶格参数和结合能的影响，定量给出形状对晶格参数和结合能变化量的贡献研究表明:在一定的形状下，纳米微粒的晶格参数和结合能随着微粒尺寸的减小而降低，在一定尺寸时，球形纳米微粒的晶格参数和结合能要高于立方体形纳米微粒的相应量。
高镍正极材料内部应力的成因、危害及改性策略
高镍正极材料内部应力的成因、危害及改性策略01引言高比容量高镍正极材料的开发和应用是实现高能量密度锂离子动力电池的技术路线之一。
然而随着镍含量的提高，高镍正极材料的循环稳定性和热稳定性会快速下降，严重阻碍其大规模商业化应用。
高镍正极材料电化学性能的衰减主要来自两方面原因：（1）荷电态下表面高催化活性的Ni4+会催化电解液分解，导致SEI膜增厚的同时侵蚀正极材料；（2）由于Li+和Ni2+的离子半径相近（分别为0.76 Å和0.69 Å），较高的Ni含量会加剧材料晶体结构中Li+/Ni2+的混排，进而引发材料的结构衰变。
这两方面的诱因分别来自于高镍正极材料的界面和结构不稳定性。
近年来的研究发现，高镍材料机械结构的失效会明显加重其界面化学和体相结构的不稳定性；而高镍材料内部应力累积是导致其机械结构失效——即二次颗粒沿晶界发生开裂的元凶。
裂纹的产生会暴露更多的材料/电解液界面，从而加重界面副反应；同时，材料内部应力的存在会导致大量结构缺陷出现，降低Ni2+向Li层迁移的能垒，进而引发不可逆相变。
因此，消除或妥善处理高镍正极材料中的应力累积现象对提高其结构稳定性与循环寿命起着重要作用。
02成果展示近期，北京理工大学材料学院吴锋院士和陈来研究员等人就近年来关于高镍正极材料内部应力累积的形成机制、危害以及改性策略的研究进行回顾、总结和展望。
作者首先介绍了高镍正极材料在循环过程中内应力产生和累积的主要原因；其次列举了内部应力累积的危害，即加速材料晶间裂纹和晶内裂纹的产生，并进一步影响材料的电化学性能；随后总结了目前研究工作中常见的抑制微裂纹产生的改性策略，对阳离子掺杂、晶界调控、多孔结构设计以及一次颗粒取向调控等改性手段进行详细论述；论文最后将目前的改性策略进行归纳，针对应力累积的危害认为可以从抑制应力累积和增强材料颗粒强度这两方面入手，并对高镍正极材料将来应用于固态电池的研究方向进行展望。
镍钴锰酸锂晶格结构
镍钴锰酸锂晶格结构【原创实用版】目录1.镍钴锰酸锂晶格结构的概述2.镍钴锰酸锂晶格结构的特点3.镍钴锰酸锂晶格结构的应用正文1.镍钴锰酸锂晶格结构的概述镍钴锰酸锂（LiNiCoMnO2，简称 NCM）晶格结构是一种典型的层状过渡金属氧化物，广泛应用于锂离子电池正极材料。
在 NCM 晶格结构中，镍（Ni）、钴（Co）和锰（Mn）三种过渡金属离子分别占据不同的晶格位置，形成一种稳定的晶格结构。
这种结构具有良好的离子扩散性能和高电化学活性，使得 NCM 成为锂离子电池领域的研究热点。
2.镍钴锰酸锂晶格结构的特点（1）良好的离子扩散性能：NCM 晶格结构中的过渡金属离子在充放电过程中可以进行有序的脱嵌，实现锂离子的高速扩散。
这使得 NCM 具有良好的倍率性能和循环稳定性。
（2）高电化学活性：由于 NCM 晶格结构中镍、钴和锰三种过渡金属离子具有不同的价态和轨道能级，它们在锂离子电池充放电过程中可以发挥协同作用，提高电化学反应活性。
（3）可调成分：NCM 晶格结构的成分可以通过改变镍、钴和锰的比例进行调整，从而实现对材料性能的调控。
通常情况下，提高镍含量可以提高材料的能量密度，但可能会降低其稳定性；增加钴含量可以提高材料的稳定性，但会降低能量密度；添加锰可以提高材料的电化学活性，但过量的锰会导致材料性能下降。
3.镍钴锰酸锂晶格结构的应用由于 NCM 晶格结构具有良好的离子扩散性能和高电化学活性，它被广泛应用于锂离子电池正极材料。
目前，NCM 材料已经成为锂离子电池市场的主流正极材料，被广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等领域。
随着对能源和环境问题的关注，未来 NCM 材料在锂离子电池领域的应用将更加广泛。
镍单晶纳米丝单向拉伸的分子动力学模拟
Abstract : Molecular dynamics method was used to obtain the relationship between atomic stress and strain , atom energy variation and arrangement , initiation and expansion of damage in monocrystalline nickel nano2wire under uniaxial tension without heat activation. Compared with continuum tension analysis , simulation result s show that atoms on model surfaces lead to initial atomic stress when no external loads exist , tension on free surfaces generates orthogonal and equivalent stresses which change along with the axial stress on cross sections of the wire ; dislocation , slip , atom stowage and steps result in the deformation of nano2wire ; atom cavities derive from departure of surface atoms from perfect state and their expansion explain geometrically the failure process of the model. The simulation revealed that the fracture strength of nanocrystalline nickel wire was 22. 96 GPa. Key words : nickel ; tension ; molecular dynamics ; embedded atom method
纳米材料的物理性能.
《材料科学前沿》学号：S1*******流水号：S2*******姓名：张东杰指导老师：郝耀武纳米晶材料的物理性能摘要：纳米材料由于其独特的微观结构和奇异的物理化学性质，目前已成为材料领域研究的热点之一。
纳米晶材料具有优异的物理特性，这是由所组成的微粒的尺寸、相组成和界面这三个方面的相互作用来决定的。
本文简要介绍了纳米晶材料的定义，综述了纳米晶材料的各种物理特性。
关键词：纳米材料，纳米晶材料，物理性能1、引言纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级（1~100nm）的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。
由于其组成单元的尺度小，界面占用相当大的成分。
因此，纳米材料具有多种特点，这就导致由纳米微粒构成的体系出现了不同于通常的大块宏观材料体系的许多特殊性质。
纳米体系使人们认识自然又进入一个新的层次，它是联系原子、分子和宏观体系的中间环节，是人们过去从未探索过的新领域。
实际上由纳米粒子组成的材料向宏观体系演变过程中存在结构上有序度的变化和在状态上的非平衡性质，使体系的性质产生很大的差别。
对纳米材料的研究将使人们从微观到宏观的过渡有更深入的认识。
纳米材料按其结构可分为四类：晶粒尺寸至少在一个方向上在几个纳米范围内的称为三维纳米材料；具有层状结构的称为二维纳米材料；具有纤维结构的称为一维纳米材料；具有原子簇和原子束结构的称为零维纳米材料。
纳米晶材料（纳米结构材料）的概念最早是由H.Gleiter出的，这类固体是由（至少在一个方向上）尺寸为几个纳米的结构单元（主要是晶体）所构成。
纳米晶材料是一种非平衡态的结构，其中存在大量的晶体缺陷。
当然，纳米材料也可由非晶物质组成，例如：半晶态高分子聚合物是由厚度为纳米级的晶态层和非晶态层相间地构成的故是二维层状纳米结构材料。
又如纳米玻璃的组成相均为非晶态，它是由纳米尺度的玻璃珠和界面层所组成。
我们这里主要讨论纳米晶材料的物理性能。
纳米晶体的热力学性质
纳米晶体的热力学性质长期以来，人们把纳米材料的独特性能归功为晶界的贡献，而忽视了对晶粒部分的研究，直到近期，晶粒结构才成为人们关注的对象。
实验结果表明，纳米晶粒的微观结构与完整晶格有很大差异。
Gleiter 曾指出，纳米晶体材料晶粒间的不匹配会产生从晶界到晶粒内部的应力场，使晶内原子结构发生变化。
但早期的研究报导中人们往往假定晶粒具有理想的晶体结构，只有在近期人们才在实验中发现纳米晶体材料的晶粒存在着明显的结构缺陷，如点阵参数的变化、点阵畸变、点阵静畸变等。
1.纳米晶体的热力学性质1.1点参变化卢柯等首先在非晶晶化法制备的Ni-P 系、Fe-Mo-Si-B 系纳米合金中发现纳米相Ni3P 和Fe2B 的点阵参数同各自粗晶体的点参相比 -轴变大，沿 -轴变小，且变化量随晶粒减小而增大；晶胞体积的变化 与晶粒尺寸的倒数成正比，a c 、c c 为标准值。
如图1所示，图中图1. Ni-P 、Fe-Cu-Si-B 纳米合金中Ni3P 和Fe2B 纳米相的点参变化。
Δa 、Δc 与平均晶粒尺寸d 的变化关系。
(b)晶胞体积变化ΔV 和1/d 的变化关系 下面为不同方法制备的纳米晶体材料点阵参数的变化表1. 不同方法制备的纳米晶体材料点阵参数的变化cc nc nc a a a a /)(-=∆cc nc nc c c c c /)(-=∆cc nc V V V V /)(-=∆从表1.可以看到，(1)纳米半导体(Se、Ge、Si)和金属间化合物(Ni3P、Fe2B、Ti3Al 等)的点参变化比纳米金属元素(Ag、Cu等)的变化大一个量级，(2)非晶晶化法、快速凝固法及磁控溅射法制备的纳米晶体材料通常有较明显的点参变化，而惰性气体冷凝技术、SPD等方法制备的纳米晶体的点参变化很小，(3)六角、四方结构的纳米晶体材料的点阵参数沿不同晶轴的变化量不同。
由此可见，纳米晶体材料的点阵参数变化与制备方法、化学成分、晶轴方向以及晶粒尺寸等因素有关。
纳米粒子超晶格
纳米粒子超晶格
纳米粒子超晶格是一种纳米材料结构，其中纳米粒子以有序的方式排列，形成了超晶格结构。
这种超晶格结构通常涉及纳米粒子的排列和间距，以创建新的物性和性质。
以下是一些关于纳米粒子超晶格的信息：
1. 超晶格定义：超晶格是一种由纳米颗粒排列而成的有序结构，类似于晶格，但通常具有较大的间隔。
这些纳米粒子可以是同一种物质的，也可以是不同种物质的。
2. 超晶格性质：纳米粒子超晶格具有独特的电子、光学和磁性性质，这些性质与纳米颗粒之间的相互作用和排列方式有关。
超晶格结构的粒子排列可以引发量子效应和局域表面等效应。
3. 应用：纳米粒子超晶格在各种应用中都具有重要意义。
例如，在光学领域，它们可以用于制备光子晶体，这些晶体具有特定波长的光子带隙，可用于制备激光、光纤通信和传感器。
此外，纳米粒子超晶格还在磁性存储、催化剂、能源存储和传感领域有广泛应用。
4. 制备方法：制备纳米粒子超晶格通常需要使用自组装技术，如溶液自组装、气相自组装或固体自组装。
这些技术可以控制纳米粒子之间的间距和排列方式。
5. 研究领域：纳米粒子超晶格是纳米材料研究的一个活跃领域，涉及材料科学、纳米科学和纳米工程等多个领域。
科研人员致力于探索超晶格的性质和应用，以开发新的纳米材料和技术。
总之，纳米粒子超晶格是一种有序排列的纳米粒子结构，具有独特的性质和广泛的应用潜力。
它们在纳米技术和材料科学中具有重要地位，对于开发新型材料和解决各种应用问题具有重要意义。
镍晶格常数
镍晶格常数镍是一种具有广泛应用的金属，其晶体结构属于立方晶系，具有面心立方（FCC）晶格结构。
晶格常数是晶体学中一个非常重要的参数，它可以用来描述晶体中原子间的距离和空间结构的性质。
本文将介绍镍的晶格常数的基本概念和相关知识。
一、晶格常数的定义和计算方法晶格常数指的是晶体结构中最小反复单元的长度尺寸，通常用符号a来表示。
在实际应用中，通常采用X射线衍射分析方法来测量晶格常数。
X射线在晶体中会发生衍射，形成一组相互干涉的光束，在屏幕上形成并行的相纵条纹，称为衍射图案。
晶格常数可以通过测量衍射角度和波长来计算得出。
镍的晶体结构为面心立方，每个晶格点上的原子都与相邻的12个原子形成近似正八面体的填充结构，具有密堆积性质。
该结构可以用三个晶格常数a、b和c来描述。
实际上，由于这是一个立方晶系，所以有a=b=c。
因此，对于镍的晶格常数，通常只考虑a这一维度。
镍的晶格常数为0.352nm。
这个数值是经过大量实验测量得出的，是镍晶体中所有原子间距离的平均值。
在实际应用中，这个数值可以用于计算镍材料的各种物理和化学性质，例如热膨胀系数、热导率、电导率等。
三、影响镍晶格常数的因素晶格常数是受到多种因素影响的，包括原子半径、晶体结构、晶体纯度和温度等。
在镍的情况下，主要影响晶格常数的因素是原子半径和温度。
一般来说，原子的半径越大，晶格常数就越大。
镍的原子半径为0.124nm，相对来说比较小，因此对应的晶格常数相对也比较小。
温度对于晶格常数也有影响。
镍在0℃时的晶格常数为0.352nm，在700℃时则为0.357nm。
这是由于温度变化会导致原子振动幅度变化，从而影响原子间距离，造成晶格常数的改变。
四、结论总之，晶格常数是描述晶体中原子间距离和空间结构的重要参数。
镍的晶格常数为0.352nm，是镍晶体中所有原子间距离的平均值。
该数值受到多种因素影响，包括原子半径和温度。
在实际应用中，晶格常数的研究对于理解和优化材料性质具有重要意义。
脉冲电沉积纳米晶Ni - W合金的微观结构和拉伸变形
电沉积纳米晶Ni - W合金的微观结构和拉伸变形Hajime Iwasaki a, Kenji Higashi b, T.G. Nieh c,*摘要对电沉积纳米晶Ni - W合金中8.1纳米大小的颗粒进行了变形及断裂特性的研究。
拉伸试验是在室温下用厚度为25-30微米的样品进行的。
用扫描电镜和高分辨透射电子显微镜对该断裂面进行了检查来研究变形样品的微观结构。
根据这些观察，我们在拉伸变形的变形机制和纳米镍钨断裂过程的基础上，提出了晶界滑移的理论。
关键词：纳米材料;电沉积，机械性能，高分辨电子显微镜，断口1 简介纳米晶合金材料具有优异性能的前景带动了其技术的发展。
科学地说，纳米材料的研究也非常让人感兴趣，因为可能发生崩溃的经典标度律和对物理学的新材料在纳米状态随行的需要。
已有研究表明，在霍尔佩奇故障发生前[1]纳米镍的硬度随晶粒尺寸减小而增加到最少14 nm之前。
对于电解镍钨合金，在晶粒尺寸8纳米以下可观察到类似的现象。
计算机模拟还表明，在大约10-15纳米晶界滑移和位错滑移进行了预测，在约5 nm晶粒尺寸没有发现位错活动[3]。
而这样尺寸的晶粒中不可能产生位错源的，具体的原因尚处于争论之中。
实际上，在变形的样品中，文献记载没有位错堆积的的证据。
大多认为位错活动在晶界上产生和结束。
此外，据报道，纳米晶体金属的可塑性比微晶结构的相对要差一点[4]。
最近，平均晶粒尺寸为30纳米的电沉积纳米晶体Ni的变形和损伤演化机制在透射电子显微镜和高分辨率的微观显微镜下作了传导和拉伸性能的研究。
结果表明，在纳米晶体镍的变形过程中位错介质的可塑性发挥了主导的作用，断裂表面呈现凹陷的特征且凹陷的尺度正比于晶粒尺寸的大小。
从前，我们研究了尺寸在10纳米以下由直流（DC）电沉积产生的纳米晶Ni - W合金晶粒和晶界结构。
本文是致力于用高分辨率电子显微镜研究变形纳米晶Ni - W合金组织特征的。
2 材料和实验步骤电沉积镍钨合金在其他地方进行了讨论和描述[7,8]，并用类似的方法生产了厚度约30微米的箔膜。
镍钴锰酸锂晶格结构
镍钴锰酸锂晶格结构摘要：1.镍钴锰酸锂晶格结构概述2.镍钴锰酸锂晶格结构的特点3.镍钴锰酸锂的应用领域正文：1.镍钴锰酸锂晶格结构概述镍钴锰酸锂（LiNiCoMnO2，简称NCM）是一种典型的锂离子电池正极材料，具有良好的电化学性能。
其晶格结构是由锂离子（Li+）和镍钴锰酸根离子（Ni2+、Co3+、Mn4+）共同构成的。
这种结构具有高度的空间点阵排列，有利于锂离子在充放电过程中的快速传输，从而保证了电池的优异性能。
2.镍钴锰酸锂晶格结构的特点镍钴锰酸锂晶格结构具有以下特点：（1）层状结构：NCM 晶格结构是由交替排列的锂离子层和镍钴锰酸根离子层组成的。
这种层状结构有利于锂离子在充放电过程中的快速传输，从而提高了电池的充放电效率。
（2）高电容量：由于镍钴锰酸锂晶格结构中镍钴锰酸根离子的比例可以调整，因此可以通过合理配比获得高电容量的正极材料。
在实际应用中，NCM 系列材料具有较高的电容量，能够满足各种电子产品对电池续航能力的需求。
（3）环境友好：相较于传统的镍氢电池和镍镉电池，镍钴锰酸锂晶格结构具有更好的环境友好性。
其不含有对环境有害的重金属元素，可以降低废弃电池对环境的污染。
3.镍钴锰酸锂的应用领域镍钴锰酸锂晶格结构广泛应用于锂离子电池领域，特别是作为正极材料。
随着新能源产业的快速发展，镍钴锰酸锂晶格结构材料的需求量逐年上升。
其主要应用领域包括：（1）便携式电子产品：镍钴锰酸锂晶格结构材料具有高电容量、良好的循环性能和环境友好性，因此在手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电子产品中得到了广泛应用。
（2）新能源汽车：新能源汽车的动力电池对能量密度、安全性和循环寿命等性能要求较高。
镍钴锰酸锂晶格结构材料具有良好的电化学性能，是新能源汽车动力电池的重要组成部分。
纳米材料的形貌控制
纳米材料的形貌控制1 概述纳米材料是指材料的三维尺寸中至少有一维处于纳米尺度(1-100 nm)，或由纳米尺度结构单元构成的材料。
随着纳米材料尺寸的降低，其表面的晶体结构和电子结构发生了变化，产生了如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等宏观物质所不具有的特殊效应，从而具有传统材料所不具备的物理化学性质。
纳米材料的尺度处于原子簇和宏观物质交界的过渡域，是介于微观原子或分子和宏观物质间的过渡亚稳态物质，它有着与传统固体材料显著不同的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应[1]，表现出奇异的光学、磁学、电学、力学和化学特性。
1.1 纳米材料的特性1.1.1 量子尺寸效应当粒子的尺寸下降到某一临界值时，其费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级，并且纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据的分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，使得能隙变宽的现象，称为纳米材料的量子尺寸效应。
当能级间距大于磁能、热能、静电能或超导态的凝聚能时，量子尺寸效应会导致纳米颗粒光、电、磁、热及超导电性能与宏观性能显著不同。
量子尺寸效应是未来光电子、微电子器件的基础。
1.1.2 小尺寸效应当纳米材料的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等外部物理量的特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米颗粒表面层附近的原子密度减小，从而导致其光、电、磁、声、热、力学等物质特性呈现出显著的变化：如熔点降低；磁有序向磁无序态，超导相向正常相的转变；光吸收显著增加，并产生吸收峰的等离子共振频移；声子谱发生改变等，这种现象称为小尺寸效应。
纳米材料的这些小尺寸效应为实用技术开拓了新领域。
1.1.3 表面效应表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变化而急剧增大后引起的材料性质上的变化。
随着材料尺寸的减小，比表面积和表面原子所占的原子比例将会显著增加。
例如，当颗粒的粒径为10 nm时，表面原子数为晶粒原子总数的20%，而当粒径为l nm时，表面原子百分数增大到99%。
磁控溅射制备纳米晶.
辉光放电过程中，将产生Ar离子， 阴极材料原子，二次电子，光子 等。
电极 等离子体 真空室
匹配部件
RF 发生器
高真空泵
• 等离子体 等离子体是一种中性、高能量、离子化的气体， 包含中性原子或分子、原子团、带电离子和自由 电子。 • 作用： 1、提供发生在衬底表面的气体反应所需要的大 部分能量
8 Ge
• 研究内容： 用磁控溅射和退火方法制备多层锗纳米 晶 结论： 退火的样品中有Ge纳米晶形成
9 Cu
• 研究内容： 纳米Cu粒子的制备及其微观结构 • 结论： 利用磁控溅射与液氮冷凝相结合制备的 Cu颗粒呈球状，其统计尺寸基本符合正态 分布规律
四、纯金属的磁性
• 到目前为止,仅有四种金属元素在室温以上 是铁磁性的，即铁、钴、镍和钆。 居里温度分别为：铁768℃,钴1070℃,镍 376℃,钆20℃。 • 极低低温下有五种元素是铁磁性的，即铽、 镝、钬、铒和铥。
2 Au
• 研究内容：磁控溅射制备纳米厚度连续金 膜 • 结论：在20W功率条件下可实现纳米级厚 度表面粗糙度小于1nm的超光洁连续Au薄 膜可控生长。
3.Ag
• 研究内容： Ag 纳米粒子磁控溅射制备及其热稳定性研 究 • 结论：Ag 纳米粒子在空气中＜200℃下比 较稳定，在400℃左右会发生明显蒸发
（2） 纯镍纳米晶体的晶格膨胀 结论： 1) 高频溅射制得的纯Ni纳米晶体的晶格点 阵常数大于Ni单晶体的点阵常数，表现出明 显的晶格膨胀，随晶粒尺寸减小晶格膨胀 显著增大. 2)纳米晶体的晶格膨胀可以用纳米晶体的 热学状态进行解释，纳米晶体的晶格畸变 或膨胀，可能是纳米晶体表现出一些优异 性能的主要原因之一。
磁控溅射 偏压溅射
镍板材的晶体学研究及其晶格畸变分析
镍板材的晶体学研究及其晶格畸变分析引言：镍板材作为一种重要的工程材料，在航空航天、能源、电子等领域有着广泛的应用。
在实际应用中，镍板材的性能往往受到晶格畸变的影响。
因此，对镍板的晶体学研究及晶格畸变分析具有重要意义。
本文将从镍板材的晶体结构、晶格畸变的原因以及分析方法三个方面进行探讨。
一、镍板材的晶体结构1. 常见的晶体结构镍板材常见的晶体结构是面心立方结构（FCC）。
在这种结构中，镍原子分布在晶格的每个顶角和每个面心上，一共有4个镍原子。
2. 晶体结构参数晶体结构的参数对镍板材的性质具有重要的影响。
常见的晶体结构参数包括晶胞参数和格矢参数。
晶胞参数描述了晶胞的尺寸和形状，包括晶格常数和晶胞内的原子坐标。
格矢参数用来描述晶体的对称性操作。
二、晶格畸变的原因1. 热疲劳引起的晶格畸变镍板材在高温环境下可能发生热膨胀，导致晶格畸变。
当镍板材冷却后，晶格的畸变可能会导致材料内部应力的积累，从而导致材料的疲劳性能下降。
2. 机械应力引起的晶格畸变在镍板材的加工过程中，外部的机械力会导致晶格畸变。
例如，镍板材的拉伸、压缩和弯曲过程中，晶格会受到拉伸、压缩或剪切应力的作用，从而导致晶格畸变。
三、晶格畸变分析方法1. X射线衍射方法X射线衍射是一种常用的晶体结构表征方法，可用于分析晶格畸变。
通过测量晶体衍射峰的位置和强度，可以推导出晶格参数的变化情况，进而得到晶格畸变的信息。
2. 透射电子显微镜方法透射电子显微镜（TEM）可在高分辨率下观察材料的晶体结构。
通过TEM可以观察到晶格的缺陷、位错和晶界，进而分析晶格的畸变情况。
3. 原子力显微镜方法原子力显微镜（AFM）可以在原子尺度下观察材料表面的形貌和晶格畸变。
通过测量力的变化，可以获得晶格的形貌信息，从而分析晶格畸变的程度。
4. 光谱学方法光谱学方法，如Raman光谱和红外光谱，可以通过测量材料的谱线位置、强度和形状来分析晶格畸变。
这些谱线的变化可以对应于晶格参数的变化。
ncm脱嵌锂晶格膨胀 -回复
ncm脱嵌锂晶格膨胀-回复Ncm脱嵌锂晶格膨胀指的是一种新型材料，其中"ncm"代表镍、钴、锰的缩写，它是一种重要的正极材料，广泛应用于锂离子电池的制造。
在这篇文章中，我们将会一步一步回答关于Ncm脱嵌锂晶格膨胀的相关问题。
第一步：什么是Ncm脱嵌锂晶格膨胀？Ncm脱嵌锂晶格膨胀是指在充放电循环过程中，Ncm材料中的锂离子被嵌入和脱嵌于材料的晶格结构之中，从而导致晶格的膨胀和收缩。
这种膨胀和收缩的现象直接影响到锂离子电池的性能和寿命。
第二步：为什么Ncm脱嵌锂晶格膨胀是一个问题？Ncm脱嵌锂晶格膨胀是一个问题，因为它会导致锂离子电池在循环充放电过程中发生体积变化。
这种体积变化会引起电池内部的应力和应变，从而导致电池的物理和化学性质发生变化，最终降低了电池的性能和寿命。
第三步：导致Ncm脱嵌锂晶格膨胀的原因是什么？尽管Ncm作为锂离子电池正极材料具有优异的性能，但它的晶格结构在锂离子嵌入和脱嵌过程中会产生膨胀和收缩。
这是因为锂离子的嵌入和脱嵌会引起材料晶格结构的变化，从而导致晶格的变形和体积的变化。
第四步：Ncm脱嵌锂晶格膨胀对电池性能有什么影响？Ncm脱嵌锂晶格膨胀对电池性能有多方面的影响。
首先，它会导致电池在充放电过程中产生应力和应变，从而降低电池的力学稳定性。
其次，膨胀和收缩的现象会导致电池内部材料的微观结构变化，进而影响到电极的导电性和离子传输速率，从而降低电池的功率密度和循环寿命。
第五步：如何解决Ncm脱嵌锂晶格膨胀的问题？为了解决Ncm脱嵌锂晶格膨胀的问题，目前的研究主要集中在材料设计和电池结构优化上。
一种常见的方法是通过添加其他元素或化合物来调控材料的晶格结构和电化学性能，从而改善其抗脱嵌锂晶格膨胀的能力。
此外，优化电池的结构设计，例如使用纳米材料、多层复合材料等，也可以减少膨胀现象的发生。
第六步：Ncm脱嵌锂晶格膨胀的研究前景和应用前景如何？Ncm脱嵌锂晶格膨胀的研究对于提高锂离子电池的性能和寿命具有重要意义。
高镍正极晶格体积的变化量
高镍正极晶格体积的变化量
高镍正极材料的晶格体积变化量是一个重要的物理参数，对于理解其电化学性能和结构稳定性具有重要意义。
高镍正极材料，如NCA（镍钴铝）和NMC（镍锰钴）等，因其高能量密度而广泛应用于锂离子电池中。
然而，随着充放电过程的进行，这些材料往往会经历复杂的结构和化学变化，其中包括晶格体积的变化。
在充电过程中，高镍正极材料中的镍离子会从+3价氧化到+4价，导致晶格中的阳离子浓度增加。
这会引起晶格收缩，因为阳离子之间的排斥力增加。
同时，氧离子为了维持电荷平衡，会从晶格中移出，进一步导致晶格体积的减小。
反之，在放电过程中，镍离子从+4价还原到+3价，阳离子浓度降低，晶格膨胀。
氧离子也会重新进入晶格，进一步增加晶格体积。
晶格体积的变化量不仅与充放电过程中的电荷转移有关，还受到材料组成、颗粒大小、晶体结构以及合成工艺等多种因素的影响。
较大的晶格体积变化可能导致材料结构的破坏，进而影响电池的循环稳定性和安全性。
因此，研究和控制高镍正极材料的晶格体积变化对于提高锂离子电池的性能具有重要意义。
为了减小晶格体积变化带来的负面影响，研究者们采取了多种策略，如优化材料组成、改进合成工艺、引入表面包覆层等。
这些措施可以有效地提高高镍正极材料的结构稳定性和电化学性能，从而推动锂离子电池技术的发展。
总之，高镍正极材料的晶格体积变化量是一个复杂的物理现象，受到多种因素的共同影响。
深入研究和理解这一变化过程，对于提高锂离子电池的性能和安全性具有重要意义。
材料的热膨胀性与纳米级晶格缺陷关联研究
材料的热膨胀性与纳米级晶格缺陷关联研究材料的热膨胀性是指在温度变化时材料的体积扩展或收缩程度。
在实际应用中，热膨胀性是一个重要的物性参数，因为温度变化可能导致材料结构的变化和性能的改变。
研究表明，材料的热膨胀性与其晶格缺陷密切相关，特别是纳米级晶格缺陷。
一、纳米级晶格缺陷的概念纳米级晶格缺陷是指材料晶体中的缺陷，其尺寸在纳米级别，通常包括点缺陷（如空位、间隙等）、线缺陷（如位错线、晶界等）和面缺陷（如孪生界、聚集界等）。
这些缺陷往往对材料的性质和行为产生重要影响，包括热膨胀性。
二、热膨胀性与晶格缺陷的关联研究发现，晶格缺陷对材料的热膨胀性起到了重要作用。
一方面，晶格缺陷的存在可以引入应力场，从而影响材料的热膨胀行为。
另一方面，晶格缺陷可以扩散热能，减少热膨胀的程度。
因此，晶格缺陷与材料的热膨胀性之间存在着复杂的相互作用。
1. 点缺陷与热膨胀性点缺陷是材料晶体中最常见的缺陷之一，包括空位、间隙等。
这些点缺陷不仅可以引入应力场，还可以扩散热能。
研究表明，点缺陷的存在可以有效降低材料的热膨胀系数，使其更具稳定性和更适用于热力学变化的环境。
2. 线缺陷与热膨胀性线缺陷是指材料晶体中的位错线、晶界等缺陷。
这些线缺陷不仅可以引入应力场，还可以阻碍材料的热膨胀。
研究发现，线缺陷的存在可以减少材料的热膨胀系数并提高其热稳定性。
3. 面缺陷与热膨胀性面缺陷是指材料晶体中的孪生界、聚集界等缺陷。
这些面缺陷不仅可以引入应力场，还可以限制材料的热膨胀。
研究发现，面缺陷的存在可以显著影响材料的热膨胀行为，并产生热膨胀系数的非线性变化。
三、晶格缺陷控制热膨胀性的方法基于晶格缺陷与材料热膨胀性之间的关联，研究人员提出了一些方法来控制材料的热膨胀性。
1. 缺陷工程通过人工引入或控制晶格缺陷，可以调节材料的热膨胀性。
例如，通过控制点缺陷的分布和浓度，可以实现对材料热膨胀性的精确调控。
2. 材料组分设计改变材料的组成和配比，可以影响晶格缺陷的形成和分布，从而调节材料的热膨胀性。
Cu纳米颗粒的晶格畸变研究
Cu纳米颗粒的晶格畸变研究第29卷第2期2011年4月粉末冶金技术PowderMetallurgyTechnologyV o1.29,No.2Apr.2011Cu纳米颗粒的晶格畸变研究木杨晓红,魏智强'汪宝珍刘立刚王晓云1)(兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室,兰州730050)2)(兰州理工大学理学院,兰州730050)摘要:采用阳极弧放电等离子体技术成功地制备了cu纳米颗粒,利用X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(SAED),BET氮吸附等测试手段对样品的晶体结构,形貌,比表面积和粒度等特征进行了表征分析,并计算了其不同晶面的晶格参数.结果表明:Cu纳米颗粒为fcc晶态结构,晶格畸变表现为晶格收缩.关键词:Cu纳米颗粒;粒度;晶格常数;晶格畸变InvestigationoflatticedistortionforcoppernanoparticlesY angXiaohong1).2),WeiZhiqiang)'",WangBaozhen,LiuLigang",WangXiaoyun)1)(StateKeyLaboratoryofGansuAdvancedNon-ferrousMetalMaterials, LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,China)2)(SchoolofScience,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,China) Abstract:Coppernanoparticleswerepreparedsuccessfullybyanodicarcdischargingplasm a.Thecrystalstructure,morphology,specificsurfaceareaandparticlesizeofcoppernanoparticleswascharacterrize dbyX—raydiffraction(XRD),BETN2adsorption,transmissionelectronmicroscopy(TEM)andthecorrespondin gselectedareaelectrondiffraction(SAED).Inaddition,thelatticeparametersfordifferentfacesofthesamplewereco mputed.The experimentalresultsshowthatthecrystalstructureofthecoppernanoparticlesisfccstructure, andthelatticedistortioniscontractive.Keywords:Cunanoparticles;latticeparameter;particlesize;latticedistortion纳米Cu粉是高导电率,高强度纳米Cu材不可缺少的基础原料.由于其优异的电气性能,广泛应用于导电胶,导电涂料和电极材料,可应用于微电子工业中的涂布,封装,连接等.纳米cu颗粒具有很高的活性和选择性,可以作为优良的催化剂广泛用于冶金和石油化工领域:在高分子聚合物的氢化和脱氢反应中,纳米cu粉作为催化剂有极高的活性和选择性;在乙炔聚合反应用来制作导电纤维的过程中,纳米Cu粉是有效的催化剂;在汽车尾气净化处理过程中,纳米cu粉作为催化剂可以用来部分地代替贵金属Pt和Ru,使有毒性的CO转化为CO,使NO转变为NO:.另外,纳米Cu粉具有低熔点,各向同性,低剪切强度,温度适用范围广等优点,可以作为添加剂添加到润滑油中制备高级润滑剂,且其具有优异的抗磨,减摩,抗极压,自修复性能及环境友好等优点.随着电子工业的发展,由纳米Cu粉制备的超细厚膜浆料将在大规模集成电路中发挥重要的作用;同时,价格比贵金属Ag粉,Pd粉低廉,具有广阔的应?用前景.由于cu纳米颗粒的体积小,比表面积大,表面原子占有率高,表面能高,表面具有未饱和键,悬空}教育部科学技术研究重点项目(208151);甘肃省自然科学基金(2007GS04821) }}杨晓红(1983一),女,硕士研究生.E—mail:******************收稿日期:2010—05—04粉末冶金技术2011年4月键的特殊电子结构,具有高度的不饱和性质和很高的化学反应活性.因此,小尺寸效应,表面效应,量子尺寸效应和宏观量子隧道效应非常明显,表现出许多不同于传统材料的独特结构和奇异特性.近年来,已有许多研究工作者对纳米材料的晶格结构作了研究.结果表明,与完整晶体相比,纳米材料的晶格发生了畸变,发现了晶格发生膨胀或晶格发生收缩¨,纳米材料的性质也有较大的改变.材料的物理性质与其结构有着直接的联系,对纳米材料晶格结构的研究有助于我们更直观,更深入地认识纳米材料的各种物性规律.本文作者采用阳极弧放电等离子体技术成功制备了Cu纳米颗粒,利用x射线衍射(XRD),X射线能量色散分析谱仪(XEDS),透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED),BET氮吸附等测试手段对所制备样品的晶体结构,晶格参数,形貌,比表面积,晶粒尺寸等特征进行研究,并根据纳米晶体的热力学理论对cu纳米颗粒的晶格收缩效应进行了讨论.1试验Cu纳米颗粒是利用自行研制的阳极弧放电等离子体技术制备金属纳米粉的装置而获得¨.试验过程中,先接通直流电源,通过电磁阀自动引燃电弧,调节电弧电流和电压达到所需参数.块状金属被高温等离子体加热熔融,当温度升高到动能超过原子的表面束缚能而挣脱金属表面发射出来;形成的金属蒸汽与周围惰性气体原子激烈碰撞,并向四周扩散,扩散过程中伴随着带电粒子与处于基态和激发态中性粒子的碰撞,粒子不断电离复合,进行充分的能量和电荷交换.由于惰性气体的对流,在接近冷却收集筒过程中,金属蒸汽迅速损失能量而冷却,造成很高的局域过饱和,这将导致均匀的成核过程.因此,金属蒸汽首先形成原子簇,在接近冷却筒表面的区域内,由于单个晶粒的聚合而长大,最后沉积在冷却收集筒表面上.经过一定时间的稳定钝化处理,就可获得松散的金属纳米粉体.表1给出了阳极弧等离子体制备金属纳米粉的参考工艺参数.笔者所测试样品是在Ar气中,气压为1kPa,100A弧电流和水冷条件下制备的金属纳米粉体.采用日本理学D/max一2400X型射线衍射仪(Cu靶,Ka辐射,x射线波长为0.154056nm,工作电压40kV,电流30mA,扫描范围30.一110.,扫描速度12(.)?min)对试样进行物相结构分析;采用JEM一1200EX型透射电子显微镜对试样进行形貌观察和尺寸分析;采用美国ASAP一2010型高速自动比表面与孔隙度分析仪测定样品的BET 比表面积.表1制备金属纳米颗粒的参考工艺参数Table1Referentialtechnologyparametersfor preparingmetalnanoparticlebyanodicarcplasma2结果与讨论2.1样品的形貌图1给出了Cu纳米颗粒的透射电子显微镜照片和电子衍射图,从图1(a)中可以观察到颗粒基本为球形,边缘清晰,大多数颗粒尺寸细小均匀,表面光洁,晶化程度较高,显示了其均匀的成核机制.颗粒也有少量团聚,这是由于大颗粒表面吸附了很多纳米级的小颗粒,粒子间随机地聚集在一起,连结成长链状,形成团聚体.根据Gibbs理论,在原子总数不变的情况下,颗粒外形应是表面能最低的形状,满足该条件的外形为球形.小颗粒比表面积大,表面自由能高,结构不稳定,容易相互团聚在一起形成大颗粒或者吸附在大颗粒表面,以降低其表面能,这种球形链状的排列是由于纳米粒子受到超微粒子间的静磁力和表面张力共同作用的结果.2.2样品的晶体结构图1(b)是样品的选区电子衍射图,呈现一系列规则的的同心圆环状.一方面,由于晶粒之间存在晶面无序态,取向随机,出现了源于无序结构的明亮大晕环;另一方面,由于纳米晶粒内部结晶度较好, 又出现了源于长程有序结构的明暗相间衍射环,衍射斑点由不同晶粒取向的单晶衍射图叠加而成.由于晶粒之间取向随机且晶粒细小引起衍射环的宽化.衍射图谱由5个不同半径的同心衍射圆环组成,经过计算,由里到外各衍射环分别对应于(111),(200),(220),(311),(222)晶面,这说明cu纳米粉体的晶体结构与x射线衍射的测试结果一致,是fcc结构.第29卷第2期杨晓红等:cu纳米颗粒的晶格畸变研究(a)TEM形貌;(b)选区电子衍射花样图1Cu纳米颗粒的TEM形貌和相应的选区电子衍射花样图Fig.1TEMmicrographandSAEDpatternofCunanoparticlesCu纳米粉体的x射线衍射谱如图2所示,从图2可以看出,本试验条件下获得的cu粉体具有明显的特征衍射峰,其20角位置出现在43.44.,50.56.,74.24.,90.04.和95.24.,分别与Cu标准PDF卡片(42836)的(111),(200),(220),(311)和(222)晶面相对照,发现各主要衍射峰的位置和强度均基本一致,说明产物为cu晶体,属于面心立方结构的晶态.在衍射谱图中除了Cu的特征峰,没有发现其它杂质物相的衍射峰,表明本方法所制备样品为纯净的cu粉.从图中可以看出,衍射峰尖锐,说明结晶性很好;衍射峰低且宽,这一方面是由于纳米粉的粒径小造成的,另一方面与纳米粉的内部缺陷结构有关.图2Cu纳米粉的x射线衍射谱图Fig.2XRDpatternofCunanopartieles2.3样品的粒度当晶粒尺寸小于100am时,晶粒的x射线衍射峰将随晶体粒子的粒径变小而宽化.对于具有fec结构的cu纳米粉体,认为颗粒内为单相,无晶界.样品的晶粒尺寸可以用XRD峰的半高宽数据根据Scherrer公式d=KA/(Bcos0)估算.式中:d为晶粒尺寸,K为与晶体有关的常数,用铜靶时近似为0.89,Cu靶KoL辐射x射线波长为A=0.154056nm,0为衍射角,为主峰半峰宽所对应的弧度值,表示单纯因晶粒度效应引起的宽化度,为实测宽化B与仪器宽化B之差.表2是利用图2的cu纳米粉体x射线衍射谱,根据x射线衍射理论计算出的各晶面的晶格常数,计算出所得Cu粒子的晶粒尺寸为62nm.由图1(a)样品的透射电镜照片来统计颗粒粒度,先用金相显微镜中的标尺任意地测量约100个颗粒中每个颗粒的最大交叉长度,颗粒粒度为这些交叉长度的算术平均值,然后画出粒度与不同粒度下的微粒数的分布图,将分布曲线中峰值对应的颗粒尺寸作为平均粒径.图3为样品的粒度统计分布图,可以看出,所制备纳米粉粒度主要分布在30—90nm范围内;粒子的粒径分布宽度较窄,说明粒子尺寸均匀,平均粒度(分布曲线中峰值对应的颗粒尺寸)为67nm,与XRD法测得结果基本吻合.表2Cu纳米颗粒的XRD测试结果Table2XRDresultsofCunanoparticles86粉末冶金技术2011年4月20l5,籁1OIⅢ52040608o100粒径/rim图3样品的粒度统计分布ParticlesizedistributionofCunanoparticles2.4样品的比表面积在液氮低温下,N在固体表面上的吸附是物理吸附,采用静态定容法,在完全单层吸附条件下,样品对N:的吸附量',0与N:的相对压力P/P满足BET公式.根据对试样进行多点吸附测量结果,以P/[(P一P)]为纵坐标轴,P/P为横坐标轴描绘的BET等温吸附直线,结果如图4所示.由BET 图求得直线的截距b和斜率k值,得出单层吸附容量,计算出cu纳米粉单位重量的比表面积S=五v(In/g);假设Cu纳米微粒为实心且表面光W滑的球形颗粒,可以用公式d:6/(p?S)计算出纳米微粒的平均粒度d,式中:P为粒子密度,s为超微粉的比表面积,d为当量粒径.由此测得cu纳米粉的单位重量比表面积为112m/g,当量粒径为60nm,与XRD和TEM法测得的结果很相近.图4Cu纳米粉的BET图Fig.4BETplotofCunanopowder2.5晶格畸变根据x射线衍射理论,晶面间距与衍射峰位置满足如下关系A=2dsin0,由x射线波长和各晶面对应的衍射峰的位置可以计算相应的晶面间距, 由此可以得到晶格常数a.表2中分别列出了同一样品的(111),(200),(220),(311),(222)各晶面x射线衍射峰的2值和对应的半高宽(FWHM),晶面对应的晶粒尺寸和晶格常数.从x射线衍射测试结果中可以明显看出,各晶面的晶格常数a值均小于完整块体Cu单晶在各衍射面的平衡晶格常数(a.=0.3615nm),晶格发生收缩.可以从以下两个方面分析Cu纳米颗粒晶格畸变的原因.首先,可以根据纳米晶体的热力学基本特征作定性解释.如果把纳米cu颗粒看成球形小颗粒,则可以认为颗粒的粒径D即为其曲率直径,半径为R,表面张力为,样品的表面张力与其曲率直径成反比,即oc1/D.这类似于凸形曲面表面应力的情形,表面原子富集并且相互作用的结果,产生一种附加的压应力,导致晶格的收缩.曲面所产生的附加压强为△P,则△P=2cr/R.设等温压缩率为k=一V～?AWAP,对于晶格常数为a的立方结构体,则有△P:一3Aa/(ak).由于表面张力的存在,点阵中的原子间距改变量为Aa=一2ak~/ (3R),如果忽略了k和随R的变化情况,则Aa随R成反比变化,表面能可以表示为E=P,V/D,式中,P是表面能密度,是纳米颗粒的体积.由此可见,Cu纳米颗粒的晶格畸变主要是由于样品受表面能和表面张力的作用而引起的.Cu纳米颗粒的晶格收缩趋势也可以根据纳米材料的形成过程中其熵的变化趋势进行判断.表面作用能使晶格收缩的,可认为起到了束缚原子的作用,使晶格更有序排列,即它们的贡献使材料的熵减小,用公式表示为:ASl=一(?AD+p1/D)/T<0(1)另外,材料受机械外力作用使得缺陷等参与材料结构的过程即可看作使材料的熵增加的过程.所以,材料的熵增量可以用如下公式计算:As=2kln(Ⅳ+It)!/(Ⅳ!n!)>0(2)式中:Ⅳ是纳米颗粒中的原子个数;n指纳米颗粒中的缺陷(如空位)数,n与机械外力作用于纳米材料的能量有关,机械外力作用于纳米材料的能量越高,则n越大;k是玻尔兹曼常数.则材料的熵变总量为:AS=ASl+AS2=一(?AD+Pl/D)/+2|j}?第29卷第2期杨晓红等:cu纳米颗粒的晶格畸变研究87 In(N+n)!/(Ⅳ!n!)(3)当外力作用于纳米材料的能量很小,即材料的晶格主要受表面作用能的作用时,n一0,则材料的熵变总量为:△Js2_+0,As一△S1<0(4)因此,晶格畸变表现为晶格收缩.当外力作用于材料的能量与表面作用能的作用相抵消时,/iS=/is,/iS=0,晶格畸变总的效果为0,即纳米材料在宏观上没有畸变.当外力作用能大于表面作用能时,/is>0,晶格畸变表现为膨胀.本方法制备的Cu纳米颗粒主要受表面作用能的影响,而受到外力的影响非常小,从而导致熵减小,晶格畸变发生收缩.利用阳极弧放电等离子体技术制备金属纳米粉的过程是:块状金属被高温等离子体加热形成金属蒸汽,通过骤冷装置,迅速损失能量而冷却,造成很高的局域过饱和,金属蒸汽从气相中自发均匀成核并凝聚生长成超微粒.由于骤冷过程中的快速凝聚,与铸态金属相比,金属中的空位有较大增加.因为气态金属中空位形成能比固态金属的空位形成能小得多,所以气态金属中的空位浓度比固态金属高得多,快速凝固时大部分空位来不及析出而留在固态金属中;另外,由于凝固速率很高,晶体长大过程中也容易形成空位,因而使快速凝聚有很高的空位浓度.由热力学理论可知,对于单质,不存在其它元素固溶的问题,空位将成为唯一的溶质元素,即在点阵中出现空位,形成缺位式固溶体.晶体内部的空位等晶体缺陷使原子偏离其平衡位置,造成品格的伸缩或扭曲,衍射角的改变,衍射峰位的偏移,从而导致了晶格收缩.3结论1)阳极弧放电等离子体技术制备的Cu纳米粉的晶体结构与相应的块状物质相同,为fcc结构的多晶结构,纳米cu粉体的晶格畸变表现为晶格收缩.2)Cu纳米粉体的晶格收缩主要是由于样品受表面能和表面张力的作用而引起的,可以根据纳米晶体的热力学基本特征和熵的变化为依据来做定性解释.参考文献[1】LiZaiyuan,GongPanwei,ZhaiYuchun.Effectofgranularityon anti-oxidizingabilityofcoppernano-?powder.JournalofIronand 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镍酸锂晶体结构
镍酸锂晶体结构
镍酸锂具有六方层状铁酸钠晶体结构。
其中Li+占据晶格中的3a位置，而Ni3+占据3b位置，毗邻的NiO2层被Li+层分隔开。
当充电过程中，Li+逐渐从镍酸锂晶格中的八面体位置脱出，镍酸锂的晶格常数c会发生变化。
当脱出量在0<x<时，晶格常数c下降，这说明随着Li+的脱出，NiO2的层间距减小，镍酸锂仍然保持着六方晶体结构。
当
<x<时，六方结构(H)的镍酸锂逐渐向单斜结构(M)转变，同时晶格常数c增大，即NiO2层间距增大，晶格膨胀。
当Li+继续从晶格中脱出时(<x<)，镍酸锂由单斜结构转变成六方结构，并且晶格常数c继续新增。
晶格常数c 的新增，是NiO2的层间距增大，有利于Li+的扩散。
当Li+的脱出量在～范围内，NiO2层的晶面间距保持在～?范围内。
然而，继续提高Li+的脱出量(x>)，六方晶体结构的镍酸锂会发生不可逆的晶格畸变，同时伴有晶格常数c的急剧下降，使Li+的运动受阻。
同时NiO2层间距的减小使镍酸锂的循环性能下降。
当充电电压高于时，NiO2的层间距下降?，循环性能下降50%。
因此，镍酸锂电极在实际循环过程中，Li+的脱出量应控制在x<范围内，充电电压上限控制在，从而保证良好的可逆性。
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镍晶格常数
镍晶格常数
镍晶格常数是指镍晶体中原子之间的距离，也是镍晶体结构的一个重要参数。
镍是一种重要的金属元素，具有良好的耐腐蚀性、高温强度和磁性等特性，广泛应用于航空、航天、电子、化工等领域。
因此，研究镍晶格常数对于深入了解镍的物理性质和应用具有重要意义。
镍晶格常数的测量方法有多种，其中最常用的是X射线衍射法。
通过对镍晶体进行X射线衍射实验，可以得到衍射图样，从而计算出镍晶格常数。
实验结果表明，镍晶格常数为0.352nm。
镍晶格常数的大小与镍晶体的结构密切相关。
镍晶体属于面心立方晶系，其晶格常数与其他面心立方晶系金属相比较接近，如铜、银、金等。
这是因为镍晶体中的原子排列方式与这些金属相似，都是以面心立方堆积方式排列。
镍晶体中的原子间距离较小，原子之间的相互作用力较强，因此镍具有较高的熔点和硬度。
除了晶体结构外，镍晶格常数还受到温度和压力等因素的影响。
随着温度的升高，镍晶格常数会逐渐增大，这是因为原子热运动的增强导致原子间距离的增加。
而在高压下，镍晶格常数也会发生变化，这是因为压力会改变原子之间的相互作用力，从而影响晶格常数的大小。
镍晶格常数是镍晶体结构的一个重要参数，对于深入了解镍的物理
性质和应用具有重要意义。
通过对镍晶格常数的研究，可以为镍的制备、加工和应用提供理论基础和实验依据。
纳米晶体的热力学性质
纳米晶体的热力学性质长期以来，人们把纳米材料的独特性能归功为晶界的贡献，而忽视了对晶粒部分的研究，直到近期，晶粒结构才成为人们关注的对象。
实验结果表明，纳米晶粒的微观结构与完整晶格有很大差异。
Gleiter 曾指出，纳米晶体材料晶粒间的不匹配会产生从晶界到晶粒内部的应力场，使晶内原子结构发生变化。
但早期的研究报导中人们往往假定晶粒具有理想的晶体结构，只有在近期人们才在实验中发现纳米晶体材料的晶粒存在着明显的结构缺陷，如点阵参数的变化、点阵畸变、点阵静畸变等。
1.纳米晶体的热力学性质1.1点参变化卢柯等首先在非晶晶化法制备的Ni-P 系、Fe-Mo-Si-B 系纳米合金中发现纳米相Ni3P 和Fe2B 的点阵参数同各自粗晶体的点参相比 -轴变大，沿 -轴变小，且变化量随晶粒减小而增大；晶胞体积的变化 与晶粒尺寸的倒数成正比，a c 、c c 为标准值。
如图1所示，图中图1. Ni-P 、Fe-Cu-Si-B 纳米合金中Ni3P 和Fe2B 纳米相的点参变化。
Δa 、Δc 与平均晶粒尺寸d 的变化关系。
(b)晶胞体积变化ΔV 和1/d 的变化关系 下面为不同方法制备的纳米晶体材料点阵参数的变化表1. 不同方法制备的纳米晶体材料点阵参数的变化cc nc nc a a a a /)(-=∆cc nc nc c c c c /)(-=∆cc nc V V V V /)(-=∆从表1.可以看到，(1)纳米半导体(Se、Ge、Si)和金属间化合物(Ni3P、Fe2B、Ti3Al 等)的点参变化比纳米金属元素(Ag、Cu等)的变化大一个量级，(2)非晶晶化法、快速凝固法及磁控溅射法制备的纳米晶体材料通常有较明显的点参变化，而惰性气体冷凝技术、SPD等方法制备的纳米晶体的点参变化很小，(3)六角、四方结构的纳米晶体材料的点阵参数沿不同晶轴的变化量不同。
由此可见，纳米晶体材料的点阵参数变化与制备方法、化学成分、晶轴方向以及晶粒尺寸等因素有关。