나노구조필름

Nanostructured film
EBSD에 의해 촬영된 것과 같이 강조 표시된 δ3 및 저각 입경계가 있는 나노윈 동막 표면.Zhao [1]등으로부터 개작한 이미지.

나노구조막은 전위, 입자 경계, 결함 또는 트윈닝과 같은 나노스케일 특징의 엔지니어링에 의해 생성된 필름입니다.나노입자와 같은 다른 나노구조와는 달리, 필름 자체는 최대 몇 마이크로크론 두께일 수 있지만 필름 전체에 균질하게 분포된 나노스케일 특성을 다량 보유하고 있습니다.나노구조막은 다른 나노물질과 마찬가지로 동일한 구성의 벌크 비구조물질에서는 볼 수 없는 독특한 특성을 가지고 있어 많은 관심을 불러 일으켰다.특히 나노구조막은 같은 [1]소재의 일반 필름에 비해 강도, 경도, 내식성 등 기계적 특성이 뛰어나 최근 연구 대상이 되고 있다.나노구조필름의 예로는 나노쌍둥이 초미세입자구리 등의 입자경계공학과 결정금속 및 비정질금속유리나노콤포지트 [2]등의 2상 나노구조화가 있다.

합성 및 특성화

나노구조 필름은 일반적으로 적절한 표적 [3]물질에서 마그네트론 스패터를 사용하여 생성됩니다.필름은 기본적으로 구리와 같은 순수한 금속 타깃에서 스패터링하여 형성되거나 복합 재료로 구성될 수 있습니다.스패터링 레이트, 기판 온도, 스패터링 인터럽트 등의 다양한 파라미터에 의해 다양한 나노구조 요소를 가진 필름을 생성할 수 있습니다.마그네트론 [4]스패터링을 통해 생성된 필름을 사용하여 나노 트윈 제어, 특정 유형의 입자 경계 맞춤화 및 전위의 이동 및 전파를 제한하는 것이 입증되었습니다.

나노구조막을 특징짓기 위해 사용되는 방법에는 투과전자현미경법, 주사전자현미경법, 전자 후방산란회절, 집속이온빔밀링 및 나노인디테이션이 [1][2]있다.이러한 기술은 전위, 트윈닝, 입자 경계, 필름 형태학, 원자 구조를 포함한 나노 크기 구조의 이미징을 가능하게 하기 위해 사용된다.

재료 특성

나노구조 필름은 일반 필름에 비해 기계적, 물리적 특성이 뛰어나 관심을 끌고 있습니다.순수 구리로 구성된 원소 나노구조막은 나노쌍둥이막이 입자 [1]경계 부분의 비율이 높기 때문에 열 안정성이 뛰어난 것으로 나타났다.열안정성이 높을 뿐만 아니라 나노트윈이 높은 구리막은 나노트윈 [5]농도가 낮은 구리막보다 내식성이 뛰어난 것으로 나타났다.나노트윈이 존재하는 재료의 입자 비율을 제어하는 것은 보다 저렴한 합금과 내식성이 뛰어난 코팅의 잠재력이 크다.

동일 재료의 비정질 유리껍질에 의해 봉입된 결정질2 MgCu 코어로 이루어진 복합 나노구조막은 거의 이상적인 기계적 [2]강도를 가지고 있는 것으로 나타났다.일반적으로 크기가 10nm 미만인 결정성2 MgCu 코어는 전위와 입자의 이동을 제한함으로써 물질을 상당히 강화하는 것으로 밝혀졌다.또한 코어들은 재료 내 전단 밴드의 이동을 제한함으로써 전체적인 재료 강도에 기여하는 것으로 밝혀졌다.이 나노구조막은 결정금속이나 비정질금속 유리와는 다른 것으로, 이상적인 강도치에 [2]도달하지 못하게 하는 역홀-페치 및 전단밴드 연화효과 등의 성질을 보인다.

적용들

기계적 특성이 뛰어난 나노구조 필름은 기존에 사용할 수 없었던 재료를 새로운 응용 분야에 활용할 수 있게 해 항공우주,[6] 에너지 등 코팅이 많이 활용되는 첨단 분야를 가능하게 합니다.나노구조 필름의 제작 확장성은 이미 입증되었으며, 업계에서 스패터링 기술의 보편화로 인해 나노구조 필름의 기존 응용 [4]분야로의 통합이 촉진될 것으로 예상됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c d Zhao, Yifu; Furnish, Timothy Allen; Kassner, Michael Ernest; Hodge, Andrea Maria (2012). "Thermal stability of highly nanotwinned copper: The role of grain boundaries and texture". Journal of Materials Research. 27 (24): 3049–3057. doi:10.1557/jmr.2012.376. ISSN 0884-2914.
  2. ^ a b c d Wu, Ge; Chan, Ka-Cheung; Zhu, Linli; Sun, Ligang; Lu, Jian (2017). "Dual-phase nanostructuring as a route to high-strength magnesium alloys". Nature. 545 (7652): 80–83. doi:10.1038/nature21691. PMID 28379942. S2CID 4463565.
  3. ^ Polyakov, Mikhail N.; Chookajorn, Tongjai; Mecklenburg, Matthew; Schuh, Christopher A.; Hodge, Andrea M. (2016-04-15). "Sputtered Hf–Ti nanostructures: A segregation and high-temperature stability study". Acta Materialia. 108: 8–16. doi:10.1016/j.actamat.2016.01.073.
  4. ^ a b Hodge, A. M.; Wang, Y. M.; Barbee Jr., T. W. (2006-08-15). "Large-scale production of nano-twinned, ultrafine-grained copper". Materials Science and Engineering: A. 429 (1–2): 272–276. doi:10.1016/j.msea.2006.05.109.
  5. ^ Zhao, Y.; Cheng, I. C.; Kassner, M. E.; Hodge, A. M. (April 2014). "The effect of nanotwins on the corrosion behavior of copper". Acta Materialia. 67: 181–188. doi:10.1016/j.actamat.2013.12.030.
  6. ^ Lu, L.; Chen, X.; Huang, X.; Lu, K. (2009-01-30). "Revealing the Maximum Strength in Nanotwinned Copper". Science. 323 (5914): 607–610. doi:10.1126/science.1167641. ISSN 0036-8075. PMID 19179523. S2CID 5357877.