Триботехническое материаловедение и триботехнология - Денисова В. А.
Рисунок 6.2 - Основные причины специфики
нанообъектов
окружения. Чем меньше частица и
ниже температура, тем сильнее проявляются ее квантовые свойства. Однако сильные
изменения свойств наночастиц по сравнению с макрочастицами того же вещества
наступают, как правило, задолго до проявления квантовых пределов, а именно при
размерах Яе < 10... 100 нм (рисунок 6.2).
Для различных свойств (механических, электрических, магнитных, химических и
др.) этот критический размер может быть разным даже для одного и того же
вещества, как и характер их изменений при Я < Яе. Ввиду резкой зависимости свойств вещества от
числа одинаковых атомов в кластере ее иногда называют "третьей координатой
таблицы Менделеева”.
Основные причины появления размерных
эффектов в наномасштабных объектах представлены на рисунке 6.2.
Так, например, ясно, что доля
атомов а, находящихся в тонком приповерхностном слое (~1 нм), растет с
уменьшением размера частички вещества Я, поскольку а ~ Б/У
~ Я2/Я3 ~ 1/Я (здесь Б - площадь поверхности частички, У - ее объем). Также общеизвестно, что атомы, находящиеся на
поверхности, обладают свойствами, отличающимися от атомов в объеме основного
материала, так как они связаны с окружающими их атомами по-иному. В результате
на поверхности образуется другой порядок расположения атомов.
Для атомов, находящихся на краях
моноатомных террас, уступов и впадин на них, где координационные числа
значительно ниже, чем в объеме, возникают особые условия. Взаимодействие электронов
со свободной поверхностью приводит к появлению специфических приповерхностных
состояний. Это дает основание рассматривать приповерхностный слой материала как
новое структурное образование.
171 
