Wie entstehen nanokristalline Materialien und ihre einzigartigen Eigenschaften?

Wie entstehen nanokristalline Materialien und ihre einzigartigen Eigenschaften?

Nanokristalline Materialien sind Materialien, die aus nanoskaligen Kristallen bestehen. Sie werden durch eine Vielzahl von Methoden hergestellt, darunter mechanisches Schleifen, Hochenergie-Kugelfräsen und Galvanoabscheiden.

Eine gängige Methode zur Herstellung nanokristalliner Materialien ist das mechanische Schleifen, auch Kugelmahlen genannt. Dabei wird ein Schüttgut mit einer Hochenergie-Kugelmühle zu einem feinen Pulver vermahlen. Der Mahlprozess erzeugt mechanische Verformungen und Defekte im Material, die zur Bildung von nanoskaligen Kristallen führen können.

Hochenergetisches Kugelmahlen ist ein ähnliches Verfahren wie mechanisches Schleifen, verwendet jedoch einen höheren Energieaufwand, um eine stärkere Verformung des Materials zu erzeugen. Dies kann zur Bildung kleinerer, gleichmäßigerer nanokristalliner Partikel führen.

Die Elektroabscheidung ist eine weitere Methode zur Herstellung nanokristalliner Materialien. Dabei wird ein Material in einer Lösung gelöst und anschließend mit elektrischem Strom auf ein Substrat abgeschieden. Das Material kann in einer dünnen Schicht abgeschieden werden, wodurch dünne Filme mit nanoskaligen Kristallen erzeugt werden können.

Nanokristalline Materialien haben eine Reihe einzigartiger Eigenschaften, die sie in einer Vielzahl von Anwendungen nützlich machen. Eine ihrer bemerkenswertesten Eigenschaften ist ihr hohes Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis, das ihnen eine hohe Reaktivität und katalytische Aktivität ermöglicht. Sie haben auch ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit, was sie in Energiespeichern, Sensoren und Elektronik nützlich macht.

Neben ihren einzigartigen physikalischen Eigenschaften haben nanokristalline Materialien auch das Potenzial, in einer Vielzahl anderer Anwendungen eingesetzt zu werden. Es wurde gezeigt, dass sie aufgrund ihrer hohen Reaktivität und katalytischen Aktivität Potenzial für den Einsatz in medizinischen Geräten und biomedizinischen Anwendungen haben.

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