Nanokristallijne legeringen

Nanokristallen voor ferro-elektriciteit
Ferro-elektriciteit
Het fenomeen van ferro-elektriciteit werd in 1921 ontdekt met behulp van Rochelle-zout. Bariumtitanaat (BaTiO3) is een ferro-elektrisch materiaal dat wordt gebruikt bij het maken van ferro-elektriciteit. Er zijn meer dan 250 materialen die ferro-elektrische eigenschappen vertonen, waaronder; Loodtitanaat, Loodzirkonaattitanaat en Loodlanthaanzirkonaattitanaat. Ferro-elektrische materialen hebben een permanent dipoolmoment, net als hun ferromagnetische tegenhangers. In ferro-elektriciteit is het dipoolmoment echter elektrisch en niet magnetisch en kan het dus worden georiënteerd met behulp van elektrische velden in plaats van magnetische velden, zodat elektrisch digitale informatie kan worden opgeslagen in ferro-elektrische dunne films.
Toepassingen van ferro-elektrische materialen Ferro-elektrische materialen worden gebruikt bij het maken van condensatoren, niet-vluchtig geheugen, piëzo-elektrisch materiaal voor ultrasone beeldvorming en actuatoren, elektro-optische materialen voor gegevensopslagtoepassingen, thermistoren, schakelaars die bekend staan ​​als transchargers of transpolarisatoren, oscillatoren en filters, lichtdeflectors, modulatoren en displays.
Nanogestructureerde metalen
Nanogestructureerde metalen vertonen interessante en nuttige eigenschappen vanwege hun extreem fijne structurele lengteschaal. Helaas is het beheersen van de korrelgrootte in het nanokristallijne regime moeilijk gebleken, omdat deze materialen een klassieke verre-van-evenwichtstoestand vertegenwoordigen, met een grote volumefractie van hoogenergetische interfaces. Legering biedt de mogelijkheid om de energiekosten die gepaard gaan met de vorming van nanostructuren te verminderen.
GeTe is een halfgeleidend ferro-elektrisch en BaTiO3 is een typisch oxide-ferro-elektrisch materiaal. Onderzoekers van het Lawrence Berkeley National Laboratory en de University of California in Berkeley hebben kaarten bestudeerd van ferro-elektrische vervormingen in germaniumtelluride en bariumtitaniumoxide voor het maken van niet-vluchtige geheugenapparaten van de volgende generatie die terabit aan gegevens per vierkante inch kunnen opslaan.
De onderzoekers analyseerden de ferro-elektrische ordening in enkele nanokristallen van GeTe en BaTiO3 door de structurele vervormingen die verband houden met ferro-elektriciteit direct in beeld te brengen.
Niet-vluchtige herinneringen gemaakt van deze ferro-elektrische nanokristallen kunnen dataopslagdichtheden hebben en worden gebruikt als piëzo-elektrische actuatoren op nanoschaal en transducers in toekomstige apparaten met nano-elektromechanische systemen (NEMS).
De resultaten van het onderzoek geven aan dat lokale atomaire verplaatsingen grotendeels lineair geordend blijven in een enkel domein, wat leidt tot een netto elektrische polarisatie, wat betekent dat bruikbare ferro-elektrische eigenschappen, waaronder polarisatieomschakeling en piëzo-elektriciteit, kan tot op het kleinste worden gehandhaafd sies van slechts enkele nanometers
Nanokristallijne legeringen voor hittestabiliteit
Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology hebben een nieuwe op wolfraam gebaseerde nanokristallijne legering geproduceerd die stabiel is boven 1000 °C. Nanokristallijne metalen zijn veel sterker dan hun bulktegenhangers, maar onstabiel, omdat korrels van de nanokristallen kunnen groeien en samensmelten bij hoge temperaturen wanneer metaal zachter wordt.
Onderzoekers hebben een legering gemaakt op basis van wolfraam en titanium die ongeveer 20 atoom% titanium bevat met korrels van 20 nm groot. Het was lange tijd stabiel bij gloeitemperaturen van 1100 °C en behield zijn uitzonderlijke sterkte.
Het kan worden gebruikt in toepassingen waar een hoge slagvastheid vereist is, zoals in industriële machines of in bepantsering en om nieuwe nanogestructureerde materialen met even goede of zelfs betere sterkte en stabiliteit, en aanvullende gewenste eigenschappen zoals corrosieweerstand.