align="justify"> Оскільки механічні властивості матеріалів сильно залежать від їх дефектності, необхідно докладніше зупиниться на поведінці дефектів у наночастицах. Як і у випадку крупнозернистих матеріалів, в наноструктурованих матеріалах можливе утворення 0-мірних (вакансії і міжвузольні атоми), 1-мірних (дислокації), 2-мірних (межі розділу) і 3-мірних дефектів (пори) [1].
0D : Наявність 0-мірних дефектів у наночастицах малоймовірно через малого розміру часток при тій же рівноважної концентрації дефектів, що і в об'ємному матеріалі. Так, для більшості металів об'єм, що доводиться на одну вакансію, перевищує 5 нм 3, тобто при менших розмірах частка не зможе утримувати навіть однієї вакансії. Наявність атомів в междоузлиях видається ще більш малоймовірним, тому що пов'язано з більшою енергією утворення дефекту.
Однак, крім імовірнісних факторів, значний вплив на поведінку точкових дефектів надає локальна зміна решітки поблизу дефекту. Вакансія або междоузельний атом в кристалічній решітці створюють напругу, убуває пропорційно 1 / r 3, де r - відстань від дефекту. У великих частинках дефект не взаємодіє з поверхнею зважаючи сильно спадної поля напружень при збільшенні відстані між ним і поверхнею, однак у випадку наночастинок відстань між окремими дефектами і поверхнею частинки незначно, тому реалізується взаємодія точкових дефектів з поверхнею розділу. При цьому у разі індивідуальної наночастинки або за відсутності зовнішніх напруг точкові дефекти витісняються на поверхню, а при наявності непружної матриці - зміщуються в центр [1].
1D : Домінуючим механізмом пластичної деформації в кристалах є рух дислокацій. Крім того, при переміщень дислокацій можливо їх розмноження, наприклад на джерелах Франка-Ріда (рис. 1).
Рис. 1
При закріпленні дислокації в точках А і В (рис. 1) деформація матеріалу приводить до вигину дислокації (б, в, г), причому виникає стан (д.), коли напівпетлі m і n схлопиваются з утворенням двох дислокацій (е і ж), причому одна з них продовжує брати участь в подальшому процесі утворення нових дислокацій. Однак, якщо площа петлі Франка-Ріда перевершує розмір часток (10 - 10 березня нм), розмноження за механізмом Франка-Ріда не відбувається.
Оскільки дислокації є нерівноважними дефектами, їх наявність визначаються двома чинниками - силами, що виникають в деформованому твердому тілі і витісняють дислокації на кордон наночастинки, і пружними силами, що перешкоджають їхньому руху. При зменшенні розмірів частинок сила, що перешкоджає руху дислокацій, зменшується, в результаті чого при певному розмірі частинок дислокації витісняються на поверхню конформаційними силами, де - постійна, що залежить від типу дислокації, її позиції в наночастинки і граничних умов, G - модуль зсуву, b -вектор Бюргенса, l - характерний розмір кристаліта. Таке витіснення відбувається повністю при розмірі зерна, де - величена бар'єру Пайерлса, визначає силу тертя решітки. Таким чином, при розмірі зерна менше наявність дислокацій у частці малоймовірно [1].
2D : Оскільки наночастинки характеризуються високою питомою поверхнею, а наноструктуровані матеріали - великим внеском межзеренних кордонів, планарниє дефекти вносять значний внесок в механічні властивості наносистем.
До двовимірним д...
