РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК • УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ХИМИИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

А. И. ГУСЕВ

НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ: МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И СВОЙСТВА

ЕКАТЕРИНБУРГ-1998

(

УДК 539.21:541.182:[548.4+548.7]

ОГЛАВЛЕНИЕ

Гусев А. И. Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства. Екатеринбург: УрО РАН, 1998. ISBN 5—7691—0770—7.

Впервые дано систематическое изложение современного состояния исследований нанокристаллических материалов. Обобщены экспериментальные результаты по влиянию нанокристаллического состояния на микроструктуру и механические, теплофизические, оптические, магнитные свойства металлов, сплавов и твердофазных соединений. Рассмотрены основные методы получения изолированных наночастиц, ультрадисперсных порошков и компактных нанокристаллических материалов. Подробно обсуждены размерные эффекты в изолированных наночастицах и компактных нанокристаллических материалах, показана важная роль границ раздела в формировании структуры и свойств компактных наноматериалов. Проведен анализ модельных представлений, позволяющих объяснить особенности строения и аномальные свойства веществ в нанокристаллическом состоянии.

Для специалистов в области физики твердого тела, физической химии и химии твердого тела, материаловедения, студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

Табл. 5. Ил. 46. Библиогр. 592 назв.

Ответственный редактор доктор химических наук А. Л. Hiianui

Рецензент Ю. М. Горячев

Gusev A. I. Nanocrystalline Materii

Ekaterinburg: Ural Branch, 1998. ISBN 5—7691l For the first time a systematic description of the modern state or investigations or nanocrystalline materials is presented. The experimental results in the study of the nanocrystalline state effect on the microstructure, mechanical, thermophysical, optical and magnetic properties of solids are surveyed. The main methods for preparing isolated nanoparticles, ultrafine powders and compacted nanoslructured materials are presented. Size effects in isolated nanoparticles and compacted nanocrystalline materials are discussed in detail. It is shown that the interfaces had an important part in the formation of structure and properties of compacted nanomaterials. JVIodel concepts explaining structural features and anomalous properties of nanocrystalline solids are analyzed.

Designed for specialists concerned with solid state physics, physical chemistry, solid state chemistry and material science, as well as advanced, students post-graduates of these specialities

5 Tables. 4 142(97) 8П6(03)1993

От редактора.

Введение 7

Глава 1 .Методы синтеза нанокристаллических порошков 17

1.1. Газофазный синтез (конденсация паров) 17

1.2. Плазмохимический синтез 23

1.3. Осаждение из коллоидных растворов 31

1.4. Термическое разложение и восстановление 34

1.5. Механосинтез, детонационный синтез и электровзрыв 38

Глава 2,Получение компактных нанокристаллических материалов 46

2.1. Компактирование порошков 46

2.2. Осаждение на подложку 51

2.3. Кристаллизация аморфных сплавов 53

2.4. Интенсивная пластическая деформация.... 57

Глава 3.Свойства изолированных наночастиц и нанокристаллических порошков 62

3.1. Структурные и фазовые превращения 62

3.2. Параметр решетки 72

3.3. Фононный спектр и теплоемкость..... 78

3.4. Магнитные свойства 91

3.5. Оптические свойства 109

Глава 4.Микроструктура компактных нанокристаллических материалов 116

4.1. Границы раздела в компактированных наноматериалах 116

4.2. Особенности структуры субмикрокристаллических металлов 126

Глава 5. Влияние размера зерсп и границ раздела па

свойства компактных напоматсриалов 133

5.1. Аномалии механического поведения 133

5.2. Теплофизические и электрические свойства. 145

5.3. Магнитные свойства 154

Глава 6.Наноструктурапеупорядочеппых систем 168

Заключение 175

Список литературы 178

ОТ РЕДАКТОРА

Предлагаемая вниманию читателя монография посвящена одной из самых актуальных современных научных проблем, лежащей на стыке материаловедения, физики и химии твердого тела, — нанокристаллическому состоянию вещества. Это первое в отечественной и мировой литературе обобщение экспериментальных результатов и теоретических представлений о строении и свойствах не только дисперсного, но и компактного твердого тела с нанометровым размером частиц, зерен, кристаллитов или других элементов микроструктуры. До сих пор основная масса научной информации по этой тематике публиковалась в различных научных журналах и в материалах конференций. А. И. Гусев, автор первого в мире обзора по компактным наноматериалам ("Эффекты нанокристаллического состояния в металлах и сплавах" (УФЫ. 1998. Т. 168, № 1), взял на себя нелегкий труд познакомиться с сотнями оригинальных исследований по нанокристаллическому состоянию, сгруппировать их по изучаемым материалам и свойствам, выявить общее и частное в результатах этих работ, заострить внимание на самых интересных и практически важных эффектах наносостояния.

Особ