PRL: 并非材料颗粒越细转动就越大
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北京高压科学研究中心陈斌研究团队的最新研究表明，我们沿用了六十多年来的物理理论需要修订。相关研究已于2017年3月1日在Physical Review Letters发表。
六十多年来， 材料物理界一直认为在压力环境下，材料颗粒越细转动就越大。在北京高压科学研究中心陈斌研究员的指导下，博士研究生周晓玲和她的合作者在他们近期的研究中观察到某个临界粒径的纳米金属颗粒转动最大。该研究成果于3月1日发表于《物理评论快报》上。文章的题目是“Reversal in the Size Dependence of Grain Rotation (颗粒转动与粒径关联性反转)”。
塑性形变是固体材料一个常见的物理行为，通常与材料强度有关。微米尺寸以上体材料的塑性形变已有很多研究， 但纳米材料的塑性形变却一直是学术界和工业界的挑战性课题。晶界滑移和颗粒转动被认为是纳米晶体的主要塑性形变机制。上世纪五十年代以来基于Read-Shockley模型的主流理论认为颗粒转动主要由晶界位错完成。
观测微米以上大尺寸晶粒的转动技术上可行并已经实现。但原位探测超细纳米晶粒的转动目前仍然存在技术困难，因此延缓了纳米力学的进展。为了克服相关的技术障碍，周晓玲同学和她的同事运用了微区劳厄X射线衍射法探测埋在纳米镍粉里的晶粒转动标样。 “在相同的应力条件下，同样粒径的碳化钨标样转动幅度应该大致一样。” 课题指导陈斌研究员讲道，“但令人意外的是，我们发现埋在70纳米镍粉中的碳化钨标样转动比在任何其他尺寸镍粉中的标样转动幅度都大一些。” 他们认为观察到的反转现象源于晶内位错机制到晶界位错机制的过渡。这个发现修订了纳米金属塑性形变的传统观点和理论，将会对理解和设计材料的结构和物性提供指导，从而促进纳米科技的进一步发展。
论文链接
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.096101
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