Nanokristallina metaller kännetecknas av sin extremt lilla kristallstorlek, vanligtvis från 1 till 100 nanometer (nm). Detta till skillnad från normala metaller, som har kristallstorlekar som kan vara flera mikrometer (µm) eller större. Den mindre kristallstorleken i nanokristallina metaller är resultatet av de unika bearbetningsförhållanden som används för att producera dem, såsom snabb stelning eller allvarlig plastisk deformation.

Här är de viktigaste skillnaderna i storleken på kristaller mellan nanokristallina metaller och normala metaller:

1. Kristallitstorlek :Den mest uppenbara skillnaden är storleken på de enskilda kristalliter eller korn som utgör metallen. I nanokristallina metaller är kristallitstorleken vanligtvis mindre än 100 nm, medan i normala metaller kan kristallitstorleken vara flera mikrometer eller större.

2. Korngränser :Nanokristallina metaller har en betydligt högre korngränsdensitet på grund av den mindre kristallstorleken. Korngränser är gränssnitten mellan intilliggande kristalliter, och de spelar en viktig roll för att bestämma metallens egenskaper.

3. Förhållande mellan yta och volym :Nanokristallina metaller har ett högre yta-till-volymförhållande jämfört med normala metaller. Detta beror på att den totala ytan av de många små kristalliterna är större jämfört med den totala ytan för färre större kristalliter. Det ökade förhållandet mellan yta och volym kan påverka metallens kemiska reaktivitet och fysikaliska egenskaper.

4. Mekaniska egenskaper :Nanokristallina metaller uppvisar ofta förbättrade mekaniska egenskaper, såsom ökad styrka och hårdhet, på grund av den unika kornstrukturen och närvaron av korngränser.

5. Termiska egenskaper :Nanokristallina metaller kan uppvisa olika termiska egenskaper jämfört med normala metaller. Till exempel kan de uppvisa högre värmeledningsförmåga eller lägre smälttemperaturer på grund av den högre korngränsdensiteten och den mindre storleken på kristalliterna.

6. Elektriska egenskaper :De elektriska egenskaperna hos nanokristallina metaller kan skilja sig betydligt från de hos normala metaller. Nanokristallina metaller kan uppvisa högre elektrisk resistivitet på grund av den ökade spridningen av elektroner vid korngränserna.

Sammantaget leder den minskade kristallstorleken i nanokristallina metaller till unika egenskaper som skiljer sig från normala metaller, vilket gör dem värdefulla för olika tillämpningar inom områden som katalys, sensorer, energilagring och avancerade material.