纳米材料相变的尺寸和界面效应的研究

【摘要】： 随着低维纳米材料尺寸的减小,表面/体积比急剧增加,表面和界面对材料的热稳定性和相稳定性等性能的影响显著增加。本文中,通过扩展Lindemann熔化准则到玻璃化转变,推导出尺寸和界面依赖性的玻璃转变温度模型,该模型简单且无任何可调参数,能预测不同维数的低维纳米尺寸的聚合物,小分子有机物和无机物,等等。既描述了玻璃转变中的过冷现象,又解释了由于薄膜与基底强的相互作用所引起的过热现象。在此基础上,还系统讨论了纳米禁闭的过冷液体的热力学和动力学对凝固温度的影响。与此同时,基于以前的模型,也建立了铁磁体、铁电体的居里温度、反铁磁体的尼耳温度,超导临界转变温度的尺寸和界面依赖性的模型。这些具有简单性而又无自由参数的解析函数描述了金属、合金和化合物的纳米尺寸的铁磁体、反铁磁体、铁电体和超导体的临界转变温度的过冷和过热现象,从而进一步讨论了铁磁体/反铁磁体双层的热稳定性的尺寸效应。模型预测与大量的实验结果相符合一致。