Go raibh maith agat as cuairt a thabhairt ar Nature.com.Tá tú ag baint úsáide as leagan brabhsálaí a bhfuil tacaíocht CSS teoranta aige.Chun an taithí is fearr a fháil, molaimid duit brabhsálaí nuashonraithe a úsáid (nó Mód Comhoiriúnachta a dhíchumasú in Internet Explorer).Ina theannta sin, chun tacaíocht leanúnach a chinntiú, taispeánann muid an suíomh gan stíleanna agus JavaScript.
Taispeánann sé timpeallán de thrí shleamhnán ag an am céanna.Bain úsáid as na cnaipí Roimhe agus Ar Aghaidh chun bogadh trí thrí shleamhnán ag an am, nó bain úsáid as na cnaipí sleamhnáin ag an deireadh chun bogadh trí thrí shleamhnán ag an am.
Le blianta beaga anuas, tá forbairt tapa ar chóimhiotail miotail leachtacha chun struchtúir scagach agus ilchodacha nana-/méise-mhéid a dhéanamh le comhéadain ultra-mhór d'ábhair éagsúla.Mar sin féin, tá dhá theorainn thábhachtacha ag baint leis an gcur chuige seo faoi láthair.Ar an gcéad dul síos, gineann sé struchtúir dhéleanúnacha le topology ard-ord do raon teoranta de chomhdhéanamh cóimhiotail.Ar an dara dul síos, tá méid níos mó ag an struchtúr ceanglóra mar gheall ar mhéadú suntasach le linn scaradh ardteochta.Anseo, léirímid go ríomhaireachtúil agus go turgnamhach gur féidir na teorainneacha seo a shárú trí eilimint a chur le leá miotail a chuireann topology ard-ord chun cinn trí sceitheadh ​​​​eilimintí do-mheasctha a theorannú le linn díchúplála.Ansin, mínímid an toradh seo trína léiriú go mbíonn tionchar láidir ag aistriú idirleata na n-eilimintí do-mheasctha i leá leacht go láidir ar éabhlóid an chodáin sholadaigh agus ar thipeolaíocht na struchtúr le linn scealptha.Nochtann na torthaí difríochtaí bunúsacha idir miotail leachtacha agus baint eisíontas leictriceimiceach, agus bunaítear freisin modh nua chun struchtúir a fháil ó mhiotail leachtacha le toisí agus topology tugtha.
Tá tarmligean tar éis teacht chun cinn ina teicneolaíocht chumhachtach agus ilúsáideach chun pores oscailte nana-/meso-iarrachtaí agus struchtúir chomhchodacha a dhéanamh le dromchla idir-éadan ultra-ard d'ábhair éagsúla feidhmiúla agus struchtúracha, mar shampla catalaíoch 1,2, cealla breosla3,4, toilleoirí leictrealaíoch5, 6, ábhair atá resistant do dhamáiste radaíochta 7, ábhair cheallraí ard-acmhainne le cobhsaíocht mheicniúil mhéadaithe 8, 9 nó ábhair chomhchodacha a bhfuil airíonna meicniúla den scoth acu 10, 11. I bhfoirmeacha éagsúla, is éard atá i gceist le tarmligean gné amháin de “réamhtheachtaithe neamhstruchtúrtha ar dtús” a dhíscaoileadh go roghnach cóimhiotal" sa timpeallacht sheachtrach, as a dtagann atheagrú na n-eilimintí cóimhiotalaithe neamhthuaslagtha le topology neamhfhánach, difriúil le topology an chóimhiotail bhunaidh., Comhdhéanamh na gcomhábhar.Cé gurb é an tarmligean leictriceimiceach traidisiúnta (ECD) a úsáideann leictrilítí mar an comhshaol an ceann is mó a ndearnadh staidéar air go dtí seo, cuireann an modh seo teorainn leis na córais tarmligin (amhail Ag-Au nó Ni-Pt) dóibh siúd a bhfuil eilimintí measartha uasal (Au, Pt) iontu agus a bhfuil a difríocht mhór go leor san acmhainneacht laghdaithe chun porosity a sholáthar.Céim thábhachtach chun an teorannú seo a shárú ba ea an modh cóimhiotal leachtach miotail13,14 (LMD) a athfhionnachtain le déanaí, a úsáideann cóimhiotail de mhiotail leachtacha (m.sh., Cu, Ni, Bi, Mg, etc.) le heilimintí eile sa chomhshaol .(m.sh. TaTi, NbTi, FeCrNi, SiMg, etc.)6,8,10,11,14,15,16,17,18,19.Feidhmíonn LMD agus a leagan cóimhiotail chrua miotail (SMD) ag teochtaí níos ísle nuair a bhíonn an bonn-mhiotal crua20,21 agus mar thoradh air sin bíonn dhá chéim idirthreáite nó níos mó ann tar éis eitseáil cheimiceach de chéim amháin.Is féidir na céimeanna seo a thiontú ina phiocháin oscailte.struchtúir.Cuireadh feabhas breise ar mhodhanna tarmligin nuair a tugadh isteach le déanaí tarmligean na céime gaile (VPD), a bhaineann leas as difríochtaí i mbrú gaile na n-eilimintí soladacha chun struchtúir nanaphrómacha oscailte a fhoirmiú trí ghalú roghnach d'eilimint amháin22,23.
Ar leibhéal cáilíochtúil, tá dhá ghné choitianta thábhachtacha de phróiseas bainte eisíontas féin-eagraithe ag na modhanna seo go léir a bhaint eisíontas.Ar an gcéad dul síos, is é seo díscaoileadh roghnach na n-eilimintí cóimhiotalaithe thuasluaite (amhail B sa chóimhiotal is simplí AXB1-X) sa timpeallacht sheachtrach.Is é an dara ceann, a tugadh faoi deara den chéad uair sna staidéir turgnamhacha agus teoiriciúla ceannródaíocha ar an ECD24, ná idirleathadh na heiliminte neamhthuaslagtha A feadh an chomhéadain idir an cóimhiotail agus an timpeallacht le linn deireadh a chur le neamhíonachtaí.Tá idirleathadh in ann réigiúin atá saibhir i adamh a fhoirmiú trí phróiseas atá cosúil le meath spinodal i mórchóimhiotail, cé go bhfuil sé teoranta ag an gcomhéadan.In ainneoin na cosúlachta seo, féadfaidh modhanna éagsúla bainte cóimhiotail mhoirfeolaíochtaí éagsúla a tháirgeadh ar chúiseanna doiléire18.Cé gur féidir le ECD struchtúir ardoird a bhaineann le topolaíoch a ghiniúint do chodáin adamhacha (X) d’eilimintí neamhthuaslagtha (amhail Au in AgAu) chomh híseal le 5%25, léiríonn staidéir ríomhaireachtúla agus thurgnamhach ar LMD nach ngineann an modh seo atá cosúil le cosúlacht ach struchtúir a bhfuil baint acu le topological. .Mar shampla, le haghaidh X i bhfad níos mó, tá an struchtúr déleanúnach gaolmhar thart ar 20% i gcás cóimhiotail TaTi atá díchúpláilte le Cu leá (féach Fíor 2 i tag. 18 le haghaidh comparáide taobh le taobh le foirmeacha éagsúla ECD agus LMD X ).Mínítear an neamhréireacht seo go teoiriciúil trí mheicníocht fáis idirleata-chúpláilte atá éagsúil ó dhianscaoileadh spinodail idir-éadanach agus atá an-chosúil le fás cúpláilte eotéiseach26.I dtimpeallacht bainte eisíontais, cuireann fás atá nasctha le idirleathadh ar chumas filiméid A-saibhir (nó calóga in 2D) agus cainéil leachtacha B-saibhir comhfhás trí idirleathadh le linn baint eisíontais15.Is é an toradh a bhíonn ar fhás péire ná struchtúr ailínithe atá neamhcheangailte go topaeolaíoch sa chuid lár de X agus tá sé faoi chois sa chuid íochtair de X, áit nach féidir ach oileáin neamhcheangailte atá saibhir i gcéim A a fhoirmiú.Ag X níos mó, éiríonn fás bannaithe éagobhsaí, rud a chuireann i bhfabhar struchtúir 3D atá nasctha go foirfe a fhoirmiú a chothaíonn sláine struchtúrach fiú tar éis eitseáil aonchéime.Is díol spéise é an struchtúr treoshuímh a tháirgtear trí chóimhiotail LMD17 nó SMD20 (Fe80Cr20) XNi1-X a breathnaíodh go turgnamhach le haghaidh X suas le 0.5, rud a thugann le tuiscint gur meicníocht uileláithreach é fás cúpláilte idirleata do LMD agus SMD seachas an ECD porous a eascraíonn go coitianta. struchtúr ailínithe roghnaithe a bheith acu.
Chun an chúis atá leis an difríocht seo idir moirfeolaíocht ECD agus NMD a shoiléiriú, rinneamar insamhaltaí réimse céime agus staidéir thurgnamhach ar chóimhiotail TaXTi1-X NMD, inar athraíodh na cinéitic díscaoilte trí eilimintí tuaslagtha a chur le copar leachtach.Bhaineamar de thátal as, cé go bhfuil ECD agus LMD araon á rialú ag díscaoileadh roghnach agus idirleathadh idir-éadan, go bhfuil difríochtaí tábhachtacha ag an dá phróiseas seo freisin a bhféadfadh difríochtaí moirfeolaíocha a bheith mar thoradh orthu18.Gcéad dul síos, tá cinéitic craiceann an ECD á rialú ag an gcomhéadan le treoluas tairiseach tosaigh an chraiceann V12 mar fheidhm den voltas feidhmithe.Tá sé seo fíor fiú nuair a chuirtear codán beag de cháithníní teasfhulangacha (m.sh. Pt in Ag-Au) leis an máthair-chóimhiotal, rud a chuireann moill ar shreabhántacht interfacial, a ghlanann agus a chobhsaíonn an t-ábhar neamhchóimhiotail, ach ar shlí eile coinníonn sé an mhoirfeolaíocht chéanna 27 .Ní fhaightear struchtúir atá cúpláilte go toipeolaíoch ach ag X íseal ag íseal V, agus tá coinneáil na n-eilimintí measctha 25 mór chun codán toirte soladach a choinneáil mór go leor chun ilroinnt an struchtúir a chosc.Tugann sé seo le tuiscint go bhféadfadh ról tábhachtach a bheith ag an ráta díscaoilte maidir le idirleathadh idir-éadan i roghnú moirfeolaíoch.I gcodarsnacht leis sin, rialaítear idirleathadh15,16 cinéitic an bhaint cóimhiotail i LMD15,16 agus laghdaítear an ráta sách tapa le himeacht ama \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), áit arb é Dl an eilimint inathraithe don chomhéifeacht idirleata sreabhán..
Ar an dara dul síos, le linn ECD, tá tuaslagthacht na n-eilimintí do-mheasctha sa leictrilít thar a bheith íseal, agus mar sin ní féidir leo idirleathadh ach amháin ar feadh an chomhéadan cóimhiotal-leictrilít.I gcodarsnacht leis sin, i LMD, is beag, cé go bhfuil sé teoranta, tuaslagthacht leá ag na heilimintí “do-mheasctha” (A) de chóimhiotail réamhtheachtaithe AXB1-X.Is féidir an tuaslagthacht bheag seo a thuiscint ó anailís a dhéanamh ar an léaráid chéim thrínártha den chóras trínártha CuTaTi a thaispeántar i bhFíor Forlíontach 1. Is féidir tuaslagthacht a chainníochtú trí líne leachtachta i gcoinne tiúchan cothromaíochta Ta agus Ti a bhreacadh ar thaobh leachtach an chomhéadain (\( {c}_{ {{{{{\rm{Ta))))))}}}} ^{l}\ ) agus \({c}_{{{{({\rm{Ti}}) }}}} }^ {l}\), faoi seach, ag an teocht tarmligin (Fíor Fhorlíontach Fíor 1b) comhéadan soladach-leachtach Cothaítear an chothromaíocht teirmidinimiciúil áitiúil le linn cóimhiotalaithe, }}}}}}^{l}\) thart ar tairiseach agus tá a luach gaolmhar le X. Léiríonn Fíor 1b Forlíontach go dtiteann \({c}_{{{{{{\rm{Ta}}}}} ))^{l}\) sa raon 10 Tá -3 − 10 ^{l}\) cothrom le 15.16.Is féidir leis an “sceitheadh” seo d’eilimintí do-mheasctha sa chóimhiotal tionchar a imirt ar fhoirmiú struchtúr idir-éadan ag an tosach dílamination, ar a sheal, a d’fhéadfadh cur le díscaoileadh agus garbhú an struchtúir de bharr idirleathadh toirte.
Chun rannchuidiú (i) an ráta laghdaithe um bhaint cóimhiotail V agus (ii) ráta laghdaithe insíothlú na n-eilimintí do-mheasctha isteach sa leá a mheas ar leithligh, chuaigh muid ar aghaidh in dhá chéim.Ar dtús, a bhuíochas le \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), trí staidéar a dhéanamh ar éabhlóid moirfeolaíoch struchtúr tosaigh an chuachta, bhíothas in ann staidéar a dhéanamh go leordhóthanach ar éifeacht an laghdaitheora V.am mór.Mar sin, rinneamar imscrúdú ar an éifeacht seo trí ionsamhlúcháin réimse céime a rith thar thréimhsí ama níos faide ná staidéir roimhe seo, a léirigh láithreacht struchtúir ailínithe neamhchúpláilte topological a foirmíodh ag fás idirleata-chúpláilte an X15 idirmheánach.Sa dara háit, d'fhonn imscrúdú a dhéanamh ar éifeacht na n-eilimintí do-mheasctha ar an ráta sceite a laghdú, chuireamar Ti agus Ag leis an leá copair chun an ráta sceite a mhéadú agus a laghdú, faoi seach, agus rinneamar staidéar ar an mhoirfeolaíocht, ar chinéitic deighilte, agus ar dháileadh tiúchana. leá.tarmligthe Cu leá trí ríomhaireachtaí agus turgnaimh taobh istigh den struchtúr cóimhiotail.Táimid tar éis breisithe Ti ó 10% go 30% a chur leis na meáin chun an leá Cu a bhaint.Méadaíonn an Chomh maith leis an tiúchan Ti ag imeall na ciseal tarmligthe, rud a laghdaíonn an grádán tiúchan Ti laistigh den chiseal seo agus laghdaítear an ráta díscaoilte.Méadaíonn sé ráta sceite Ta freisin trí \({c}_{{{({\rm{Ti}}}}}}}^{l}\) a mhéadú, mar sin \({c}_{{{{ {). {\rm{Ta}}}}}}}^{l}\) (Fíor Fhorlíontach 1b). tuaslagthacht na n-eilimintí cóimhiotalaithe sa leá, tá an córas ceathartha CuAgTaTi múnlaithe againn mar chóras éifeachtach (CuAg)TaTi trínártha ina mbraitheann tuaslagthacht Ti agus Ta ar thiúchan Ag sa leá CuAg (féach Nóta) 2 agus Forlíontach Figí. 2-4).Ní mhéadaíonn an Chomh maith Ag an tiúchan Ti ar imeall an struchtúir tarmligthe.Toisc go bhfuil tuaslagthacht Ti in Ag níos ísle ná sin de Cu, áfach, laghdaítear \({c}_{{{{{\rm{Ta}}}}}}}^{l}\) (Fíor Forlíontach . 1 ) 4b) agus ráta sceite Ta.
Léiríonn torthaí na n-ionsamhlúcháin réimse céime go n-éiríonn fás cúpláilte éagobhsaí thar achar fada go leor chun foirmiú struchtúir atá cúpláilte go topolaíoch ag an tosach meathlaithe a chur chun cinn.Deimhnímid an chonclúid seo go turgnamhach trína thaispeáint go bhfuil bunchiseal an chóimhiotail Ta15T85, a fhoirmíonn gar don tosaigh dílamination ag céim níos déanaí den dílamination, fós nasctha go topological tar éis eitseáil den chéim saibhir copair.Tugann ár dtorthaí le fios freisin go bhfuil tionchar mór ag an ráta sceite ar éabhlóid moirfeolaíoch mar gheall ar iompar idirleata mórchóir na n-eilimintí do-mheasctha i leá leachta.Taispeántar anseo go bhfuil tionchar láidir ag an éifeacht seo, atá as láthair in ECD, ar phróifílí tiúchana na n-eilimintí éagsúla sa chiseal tarmligthe, an codán den chéim soladach, agus topology an struchtúir LMD.
San alt seo, cuirimid i láthair den chéad uair torthaí ár staidéir trí insamhalta réimse céime ar an éifeacht a bhaineann le leá Ti nó Ag a chur le Cu agus mar thoradh ar mhoirfeolaíochtaí éagsúla.Ar fig.Cuireann Fíor 1 i láthair torthaí samhaltú tríthoiseach ar an réimse chéim de chóimhiotail TaXTi1-X a fuarthas ó Cu70Ti30, Cu70Ag30 agus leá copar íon le cion adamhach íseal d'eilimintí do-mheasctha ó 5 go 15%.Léiríonn an chéad dá shraith go gcuireann an Chomh maith leis an dá Ti agus Ag chun cinn foirmiú struchtúir atá nasctha go topologically i gcomparáid le struchtúr neamhcheangailte Cu íon (tríú sraith).Mar sin féin, mar a bhíothas ag súil leis, tháinig méadú ar sceitheadh ​​Ta de bharr Ti a chur leis, rud a chuir cosc ​​ar dhílamadh cóimhiotail íseal X (Ta5Ti95 agus Ta10Ti90) agus ba chúis le díscaoileadh ollmhór ar an gciseal scagach exfoliated le linn delamination Ta15Ti85.Ar a mhalairt, cuireann Ag (an dara sraith) leis an bhfoirmiú struchtúr topologically gaolmhar de na comhpháirteanna uile an cóimhiotal bonn le díscaoileadh beag ar an ciseal tarmligthe.Léirítear freisin foirmiú struchtúir dhéleanúnach i bhFíoracha.1b, a thaispeánann íomhánna den struchtúr tarmligthe le doimhneacht mhéadaithe an dílamination ó chlé go deas agus íomhá den chomhéadan soladach-leacht ag doimhneacht uasta (íomhá fada ar dheis).
Insamhladh réimse céim 3D (128 × 128 × 128 nm3) a léiríonn an éifeacht drámatúil a bhaineann le tuaslagáit a chur le leá leachta ar mhoirfeolaíocht deiridh an chóimhiotail tharmligthe.Léiríonn an marc uachtarach comhdhéanamh an chóimhiotail tuismitheora (TaXTi1-X) agus léiríonn an marc ingearach comhdhéanamh leá an mheáin softening Cu-bhunaithe.Taispeántar limistéir le tiúchan ard Ta sa struchtúr gan neamhíonachtaí i ndonn, agus taispeántar an comhéadan soladach-leachtach i gorm.b Insamhladh tríthoiseach de réimse chéim an chóimhiotail réamhtheachtaithe Ta15Ti85 neamhdhópáilte sa leá Cu70Ag30 (190 × 190 × 190 nm3).Taispeánann na chéad 3 fhráma réigiún soladach an struchtúir tharmligthe ag doimhneachtaí tarmligin éagsúla, agus ní léiríonn an fráma deireanach ach an comhéadan soladach-leachtach ag an doimhneacht uasta.Taispeántar an scannán a fhreagraíonn do (b) i Scannán Forlíontach 1.
Rinneadh iniúchadh breise ar éifeacht an tsuimithe tuaslagáit le ionsamhlúcháin réimse 2T céime, a chuir faisnéis bhreise ar fáil ar fhoirmiú mód idir-éadanach ag an tosach dílamination agus a cheadaigh rochtain ar fhad agus scálaí ama níos mó ná insamhaltaí 3D chun an cinéitic dílamination a chainníochtú.Ar fig.Taispeánann Figiúr 2 íomhánna den insamhalta ar bhaint an chóimhiotail réamhtheachtaithe Ta15Ti85 trí leá Cu70Ti30 agus Cu70Ag30.Sa dá chás, tá fás cúplála idirleata an-éagobhsaí.In ionad dul isteach go hingearach isteach sa chóimhiotail, bogann leideanna na mbealaí sreabhach go caotically ar chlé agus ar dheis i ruthag an-chasta le linn próisis fáis chobhsaí a chuireann struchtúir ailínithe chun cinn a chuireann foirmiú struchtúir a bhaineann le topologically chun cinn sa spás 3D (Fig. 1).Mar sin féin, tá difríocht thábhachtach idir breiseáin Ti agus Ag.Maidir leis an leá Cu70Ti30 (Fíor 2a), mar thoradh ar imbhualadh dhá chainéal leachtach, déantar an comhéadan soladach-leachtach a chumasc, rud a fhágann go n-easbhrúitear na ceanglóirí soladacha a gabhadh an dá chainéal ón struchtúr agus, ar deireadh thiar, a dhíscaoileadh. .Ar a mhalairt, le haghaidh an leá Cu70Ag30 (Fíor 2b), cuireann saibhriú Ta ag an gcomhéadan idir na céimeanna soladacha agus leachtacha cosc ​​​​ar chomhleá mar gheall ar laghdú ar sceitheadh ​​Ta isteach sa leá.Mar thoradh air sin, cuirtear comhbhrú an bhanna ag tosaigh an dílamination faoi chois, rud a chuireann foirmiú struchtúir nascacha chun cinn.Suimiúil go leor, cruthaíonn tairiscint ascalach chaotic an chainéil leachta struchtúr déthoiseach le leibhéal áirithe ailíniú nuair a chuirtear an gearradh faoi chois (Fíor 2b).Mar sin féin, níl an t-ailíniú seo mar thoradh ar fhás cobhsaí ar an mbanna.I 3D, cruthaíonn treá éagobhsaí struchtúr déleanúnach nasctha neamh-chomhaiseach (Fíor 1b).
Snapshots d'ionsamhlúcháin réimse phas 2D de Cu70Ti30 (a) agus Cu70Ag30 (b) leáigh athmhéadaithe go cóimhiotal Ta15Ti85 a léiríonn fás éagobhsaí idirleata-chúpláilte.Pictiúir a thaispeánann doimhneachtaí éagsúla bainte eisíontais arna dtomhas ó shuíomh tosaigh an chomhéadain cothrom soladach/leachtach.Léiríonn na insets réimis éagsúla imbhuailtí cainéil leachtacha, rud a fhágann go ndéantar nascóirí soladacha a dhícheangal agus caomhnú leá Cu70Ti30 agus Cu70Ag30, faoi seach.Is é an leithead fearainn Cu70Ti30 ná 1024 nm, is é Cu70Ag30 ná 384 nm.Léiríonn an banna daite an tiúchan Ta, agus déanann na dathanna éagsúla idirdhealú idir an réigiún leachtach (gorm dorcha), an bonn cóimhiotail (gorm éadrom), agus an struchtúr neamhchóimhiotail (beagnach dearg).Tá scannáin de na insamhaltaí seo le feiceáil i Scannáin Forlíontacha 2 agus 3, a leagann béim ar na cosáin chasta a théann isteach i gcainéil leachtacha le linn fáis éagobhsaí idirleata.
Taispeántar torthaí eile d'ionsamhlúchán réimse céime 2T i bhFíor.3.Graf den doimhneacht delamination i gcoinne am (fána cothrom le V) i bhfíor.Léiríonn 3a go mhoillíonn cur Ti nó Ag leis an leá Cu síos ar chinéitic na deighilte, mar a bhíothas ag súil leis.Ar fig.Léiríonn 3b gur laghdú ar an ngrádán tiúchana Ti sa leacht laistigh den chiseal tarmligthe is cúis leis an moilliú seo.Léiríonn sé freisin go méadaíonn (laghdaítear) tiúchan Ti (Ag) tiúchan Ti ar thaobh leachtach an chomhéadain (\({c}_{{{{{{\rm{Ti))))) ))) ^{l \) ), as a dtagann sceitheadh ​​Ta, arna thomhas ag an gcodán de Ta tuaslagtha sa leá mar fheidhm ama (Fíor 3c), a ardaíonn (laghdaíonn) nuair a chuirtear Ti(Ag. ).Léiríonn Fíor 3d don dá thuaslagáit, go bhfanann an codán toirte de sholaid os cionn na tairsí chun struchtúir déleanúnacha a bhaineann le topolaíoch a fhoirmiú28,29,30.Cé go méadaítear sceitheadh ​​Ta trí TI a chur leis an leá, méadaíonn sé freisin coinneáil Ti sa ceanglóra soladach mar gheall ar chothromaíocht chéim, rud a mhéadaíonn an codán toirte chun comhtháthú an struchtúir a choinneáil gan neamhíonachtaí.Aontaíonn ár n-áirimh go ginearálta le tomhais thurgnamhach ar an gcodán toirte den aghaidh dílamination.
Déanann insamhalta réimse céim an chóimhiotail Ta15Ti85 na héifeachtaí éagsúla a bhaineann le breisithe Ti agus Ag leis an leá Cu ar chinéitic bhaint cóimhiotail a thomhas ó dhoimhneacht bhaint an chóimhiotail mar fheidhm ama (a), próifíl tiúchan Ti sa leacht ag an. doimhneacht bhaint cóimhiotal de 400 nm (leathnaíonn doimhneacht diúltach isteach sa leá lasmuigh den struchtúr cóimhiotail (tosaigh cóimhiotal ar chlé) b Ta sceitheadh ​​​​i gcomparáid le ham (c) agus codán soladach sa struchtúr neamhchóimhiotail i gcoinne comhdhéanamh leá (d) Tiúchan na n-eilimintí breise sa leá atá breactha feadh an abscissa (d). (Ti – líne glas, Ag – líne corcra agus turgnamh).
Ós rud é go laghdaítear luas an tosaigh dílamination le himeacht ama, léiríonn éabhlóid na moirfeolaíochta le linn dílamination an éifeacht a bhaineann le luas an dílamination a laghdú.I staidéar allamuigh céime roimhe seo, thugamar faoi deara fás cúpláilte cosúil le eutectic rud a d'fhág go raibh struchtúir ailínithe neamhcheangailte go topolaíoch le linn an cóimhiotal réamhtheachtaithe Ta15Ti85 a bhaint le leáigh chopair íon15.Mar sin féin, taispeánann ritheanna fada den ionsamhlúchán réimse céime céanna (féach Scannán Forlíontach 4) nuair a éiríonn luas tosaigh an dianscaoilte beag go leor, go n-éiríonn an fás cúpláilte éagobhsaí.Léiríonn an éagobhsaíocht é féin i rocking cliathánach na calóga, rud a chuireann cosc ​​​​ar a n-ailíniú agus, dá bhrí sin, cuireann sé chun cinn foirmiú struchtúir atá ceangailte go topological.Tarlaíonn an t-aistriú ó fhás faoi cheangal cobhsaí go fás carraigeacha éagobhsaí gar do xi = 250 nm ag ráta 4.7 mm/s.Ar a mhalairt, tá doimhneacht dílamination comhfhreagrach xi den leá Cu70Ti30 thart ar 40 nm ag an ráta céanna.Dá bhrí sin, níorbh fhéidir linn a leithéid de chlaochlú a fheiceáil agus an cóimhiotal a bhaint le leá Cu70Ti30 (féach Scannán Forlíontach 3), toisc go laghdaítear cinéitic bhaint an chóimhiotail go mór le 30% Ti a chur leis an leá.Ar deireadh, cé go bhfuil fás cúpláilte idirleata éagobhsaí mar gheall ar chinéitic dílaiminte níos moille, cloíonn fad λ0 na naisc chrua ag tosaigh an dílamaithe go garbh le dlí \({ \lambda }_{0}^{2}V=C\) an stáiseanóireachta. fás15,31 áit ar tairiseach é C.
Chun réamh-mheastacháin an insamhalta réimse céime a thástáil, rinneadh turgnaimh bhaint cóimhiotail le samplaí níos mó agus amanna bainte cóimhiotail níos faide.Léaráid scéimreach is ea Fíor 4a a thaispeánann príomhpharaiméadair an struchtúir tharmligthe.Tá doimhneacht iomlán an delamination comhionann le xi, an fad ó theorainn tosaigh na gcéimeanna soladacha agus leachtacha go dtí an tosaigh dílamination.Is é hL an fad ón gcomhéadan soladach-leachtach tosaigh go dtí imeall an struchtúir tharmligthe roimh eitseáil.Léiríonn hL mór sceitheadh ​​láidir Ta.Ó íomhá SEM an tsampla tarmligthe, is féidir linn méid hd an struchtúir tarmligthe a thomhas roimh eitseáil.Mar sin féin, ós rud é go soladaíonn an leá freisin ag teocht an tseomra, is féidir struchtúr tarmligthe a choinneáil gan bannaí.Dá bhrí sin, eitseáilte muid an leá (céim saibhir copair) chun an struchtúr trasdula a fháil agus d'úsáideamar hC chun tiús an struchtúir aistrithe a chainníochtú.
Léaráid Scéimreach d'éabhlóid na moirfeolaíochta le linn deireadh a chur le neamhíonachtaí agus paraiméadair gheoiméadracha a chinneadh: tiús ciseal sceite Ta hL, tiús an struchtúir delaminated HD, tiús an struchtúir nasctha hC.(b), (c) Bailíochtú turgnamhach ar thorthaí ionsamhlúcháin réimse phas ag déanamh comparáide idir trasghearrthacha SEM agus moirfeolaíocht eitseáilte 3D de chóimhiotal Ta15Ti85 ullmhaithe ó leáigh Cu(b) agus Cu70Ag30 íon, a thugann bannaí toipeolaíochta le nascmhéid aonfhoirmeach Struchtúr (c), barra scála 10 µm.
Na tras-ailt de na struchtúir tarmligthe a thaispeántar i bhfíor.4b,c deimhnigh na príomh-éifeachtaí réamh-mheasta a bhaineann le Ti agus Ag a chur le leá Cu ar mhoirfeolaíocht agus cinéitic an chóimhiotail tarmligthe.Ar fig.Taispeánann Fíor 4b an réigiún íochtarach den ghearradh SEM (ar chlé) den chóimhiotail Ta15T85 a chóimhiotar trí thumadh i gcopar íon ar feadh 10 s go dtí doimhneacht xi ~ 270 μm.Ar scála ama turgnamhach intomhaiste, arb é roinnt orduithe méide níos mó ná in insamhaltaí réimse céime, tá treoluas tosaigh an díchúplála i bhfad faoi threoluas na tairsí thuasluaite de 4.7 mm/s, rud a n-éiríonn fás bannaí eoitice cobhsaí éagobhsaí faoina bhun.Dá bhrí sin, táthar ag súil go mbeidh an struchtúr os cionn an aghaidh craiceann ceangailte go hiomlán go topological.Roimh eitseáil, díscaoileadh sraith tanaí den chóimhiotal bonn go hiomlán (hL = 20 μm), a bhain le sceitheadh ​​​​Ta (Tábla 1).Tar éis eitseáil cheimiceach den chéim saibhir copair (ar dheis), níl ach sraith tanaí de chóimhiotal tarmligthe (hC = 42 µm) fós ann, rud a thugann le fios gur chaill cuid mhór den struchtúr tarmligthe sláine struchtúrach le linn eitseála agus nach raibh sé, mar a bhíothas ag súil leis, nasctha go topological ( Fíor 1a)., an íomhá is ceart sa tríú sraith).Ar fig.Taispeánann 4c trasghearradh iomlán SEM agus íomhánna 3D de eitseáil an chóimhiotail Ta15Ti85 a bhaintear trí thumadh sa leá Cu70Ag30 ar feadh 10 s go dtí doimhneacht de thart ar 200 µm.Ós rud é go meastar go teoiriciúil go dtiocfaidh méadú ar dhoimhneacht an chraicinn le \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\) cinéitic rialaithe idirleata (féach Nóta Forlíontach 4) 15 16, Le 30% Ag a chur leis an leá Cu, comhfhreagraíonn laghdú ar dhoimhneacht na deighilte ó 270 μm go 220 μm le laghdú ar an uimhir Peclet p faoi fhachtóir 1.5.Tar éis eitseáil cheimiceach den chéim shaibhir Cu/Ag (ar dheis), coinníonn an struchtúr tarmligthe iomlán sláine struchtúrach (hC = 200 µm), rud a thaispeánann gur struchtúr déleanúnach atá tuartha go toipeolaíoch atá ann go bunúsach (Fíor 1, íomhá ar dheis) an dara sraith agus an t-iomlán. bunrang).Déantar achoimre i dTábla ar gach tomhas den chóimhiotal bonn tarmligthe Ta15T85 i leá éagsúla.1. Cuirimid torthaí i láthair freisin do chóimhiotail bonn Ta10Ti90 neamh-chóimhiotail i leá éagsúla, ag deimhniú ár gcuid conclúidí.Léirigh tomhais an tiús ciseal sceite Ta go bhfuil an struchtúr tuaslagtha sa leá Cu70Ag30 (hL = 0 μm) níos lú ná sin sa leá Cu íon (hL = 20 μm).A mhalairt ar fad, trí Ti a chur leis an leá a thuaslagann struchtúir níos laige chóimhiotail (hL = 190 μm).Tá an laghdú ar dhíscaoileadh an struchtúir tharmligthe idir an leá Cu íon (hL = 250 μm) agus an leá Cu70Ag30 (hL = 150 μm) níos suntasaí sna cóimhiotail tarmligthe bunaithe ar Ta10Ti90.
Chun éifeacht leá éagsúla a thuiscint, rinneamar anailís chainníochtúil bhreise ar na torthaí turgnamhacha i bhFíor 5 (féach freisin Sonraí Forlíontacha 1).Ar fig.Léiríonn Fíoracha 5a-b dáiltí tiúchana tomhaiste na n-eilimintí éagsúla feadh an treo exfoliation i dturgnaimh exfoliation i leá Cu íon ( Fíor. 5a ) agus Cu70Ag30 leá ( Fíor. 5 b ).Déantar tiúchain na n-eilimintí éagsúla a bhreacadh in aghaidh an achair d ón tosaigh delamination go dtí imeall an ciseal dílamination sa ceanglóra soladach agus an chéim a bhí leacht (saibhrithe i Cu nó CuAg) ag an am an dílamination.Murab ionann agus ECD, i gcás ina gcinntear coinneáil na n-eilimintí miscible ag an ráta deighilte, i LMD, déantar an tiúchan i ceanglóra soladach a chinneadh ag an gcothromaíocht teirmidinimiciúil áitiúil idir na céimeanna soladacha agus leachtacha agus, dá bhrí sin, airíonna cómhaireachtála an soladach agus céimeanna leachtacha.Léaráidí Stáit Cóimhiotail.Mar gheall ar dhíscaoileadh Ti ón mbonn-chóimhiotail, laghdaítear an tiúchan Ti le méadú d ón tosaigh dílamination go dtí imeall an chiseal dílamination.Mar thoradh air sin, mhéadaigh an tiúchan Ta le méadú d ar feadh an bundle, a bhí ag teacht leis an insamhalta réimse céim (Fíor Forlíontach 5).Titeann an tiúchan Ti sa leá Cu70Ag30 níos éadomhain ná sa leá Cu íon, atá ag teacht leis an ráta a bhaint cóimhiotail níos moille.Na próifílí tiúchana tomhaiste i bhFíoracha.Léiríonn 5b freisin nach bhfuil an cóimheas idir na tiúchain Ag agus Cu sa leacht seasta go díreach feadh chiseal an chóimhiotail tharmligthe, agus san insamhalta ar an réimse céim glacadh leis go raibh an cóimheas seo tairiseach in insamhalta an leá mar a pseudo-eilimint Cu70Ag30.In ainneoin na difríochta cainníochtúla seo, glacann an tsamhail réimse céime an éifeacht cháilíochtúil is mó a bhaineann le Ag a chur leis ar sceitheadh ​​​​Ta a shochtadh.Éilíonn samhaltú iomlán cainníochtúil ar ghrádáin tiúchana na gceithre eilimint go léir i gceanglóirí soladacha agus i leachtanna múnla ceithre chomhpháirt níos cruinne de léaráid chéim TaTiCuAg, rud atá lasmuigh de raon feidhme na hoibre seo.
Próifílí tiúchana tomhaiste ag brath ar an achar d ó aghaidh dílamination an chóimhiotail Ta15Ti85 i (a) leá Cu íon agus (b) Cu70Ag30 leá.Comparáid a dhéanamh idir an codán toirte tomhaiste de sholaid ρ(d) den struchtúr tarmligthe (líne sholadach) leis an réamh-mheastachán teoiriciúil a fhreagraíonn don chothromóid gan sceitheadh ​​Ta (líne dheise).(1) (c) Inflate tuar na cothromóide.(1) Cothromóid ceartaithe ag an tosach dílamination.(2) Is é sin, meastar sceitheadh ​​Ta.Tomhais an meánleithead naisc λw agus fad λs (d).Léiríonn barraí earráide an diall caighdeánach.
Ar fig.Déanann 5c comparáid idir an codán toirte tomhaiste de sholaid ρ(d) (líne sholadach) do struchtúir íontharmligthe Cu agus Cu70Ag30 ón leá leis an réamhaithris theoiriciúil (líne sceite) a fhaightear ó mhaischaomhnú ag baint úsáide as an tiúchan Ta tomhaiste sa ceanglóir soladach \({ c }_ {Ta}^{s}(d)\) (Fíor 5a,b) agus déan neamhaird de sceitheadh ​​Ta agus iompar Ta idir naisc le doimhneachtaí éagsúla deighilte.Má athraíonn Ta ó sholad go leacht, ní mór an Ta ar fad atá sa bhunchóimhiotal a athdháileadh ina ceanglóir soladach.Mar sin, in aon sraith den chianstruchtúr atá ingearach leis an treo ina mbaintear an cóimhiotal, ciallaíonn caomhnú na maise go bhfuil \({c}_{Ta}^{s}(d){S}_{s}(d) )={c}_ {Ta}^{0}(d){S}_{t}\), áit a bhfuil \({c}_{Ta}^{s}(d)\) agus \({c }_{Ta } ^ {0}\) is iad na tiúchain Ta ag suíomh d sa ceanglóra agus sa chóimhiotal maitrís, faoi seach, agus is iad Ss(d) agus St na limistéir thrasghearrtha den ceanglóra crua agus den réigiún iargúlta ar fad, faoi ​​seach.Déanann sé seo meastachán ar chodán toirte na solad sa chianchiseal.
Is féidir é seo a chur i bhfeidhm go héasca ar struchtúr leá íon Cu agus Cu70Ag30 tarmligthe trí úsáid a bhaint as na cuair chomhfhreagracha \({c}_{Ta}^{s}(d)\) a fhreagraíonn don líne ghorm.Forshuitetar na tuartha seo ar Fíor 5c a thaispeánann gur droch-thuar ar dháileadh codáin toirte é neamhaird a dhéanamh ar sceitheadh ​​Ta.Tuarann ​​caomhnú mais saor ó sceitheadh ​​laghdú monotonach sa chodán toirte le méadú d, a bhreathnaítear go cáilíochtúil i leá Cu íon, ach ní i leá Cu70Ag30, áit a bhfuil íosmhéid ρ(d).Ina theannta sin, mar thoradh air seo déantar rómheastachán suntasach ar na codáin toirte ag an tosach deighilte don dá leá.Maidir leis an d ≈ 10 µm is lú intomhaiste, sáraíonn na luachanna ρ tuartha don dá leá 0.5, agus tá na luachanna ρ tomhaiste do na leá Cu agus Cu70Ag30 beagán níos airde ná 0.3 agus 0.4, faoi seach.
Chun béim a chur ar phríomhról an sceitheadh ​​​​Ta, léirímid ansin gur féidir deireadh a chur leis an neamhréireacht chainníochtúil idir na luachanna ρ tomhaiste agus tuartha in aice leis an bhfronta dianscaoilte trínár dtuar teoiriciúil a scagadh chun an sceitheadh ​​seo a chur san áireamh.Chuige sin, déanaimis líon iomlán na n-adamh Ta a shreabhann ó sholad isteach i leacht a ríomh nuair a ghluaiseann an tosach meathlaithe thar achar Δxi = vΔt san eatramh ama Δt Δxi = vΔt, áit a bhfuil \(v={\dot{x )) _{ i }( t ) \) – is féidir ráta dílamaithe, doimhneacht agus am a dhíorthú ón ngaol atá ar eolas \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t } \) díothacht.Is é an dlí áitiúil um chaomhnú mais ag an bhfronta deighilte (d ≈ 0) ná ΔN = DlglΔtSl/va, áit arb é gl grádán tiúchana na n-adamh Ta sa leacht, is é va an toirt adamhach a fhreagraíonn don tiúchan a shainmhínítear mar adamh Ta sa leacht. codán adamhach, agus Sl = St − Ss is ea achar trasghearrtha an chainéil leachta ag an tosach dílamination.Is féidir an grádán tiúchana gl a ríomh ach glacadh leis go bhfuil luach tairiseach \({c}_{Ta}^{l}\) ag tiúchan na n-adamh Ta ag an gcomhéadan agus go bhfuil sé an-bheag sa leá lasmuigh den chiseal exfoliated, a tugann \( {g}_ {l}={c}_{Ta}^{l}/{x}_{i}\) Mar sin, \({{\Delta}}N=({{\Delta}) { x}_{i} {S}_{l}/{v}_{a}){c}_{Ta}^{l}/(2p)\).Nuair a bhogann an tosach go fad Δxi, tá an codán soladach cothrom le líon iomlán na n-adamh Ta a bhaintear den bhun-chóimhiotal, \({{\Delta}}{x}_{i}{S}_{t} { c }_{Ta} ^ { 0}/{v}_{a}\), go dtí suim líon na n-adamh Ta a sceitheann isteach sa leacht, ΔN, agus atá san áireamh sa cheangail soladach\({{ \Delta} } {x}_{i}{S}_{s }{c}_{Ta}^{s}/{v}_{a}\).Tá an chothromóid seo, mar aon leis an slonn thuas do ΔN agus an gaol St = Ss + Sl agus na céimeanna ag an bhfronta dílamination.
Sa teorainn le tuaslagthacht nialasach na n-adamh Ta, a laghdaíonn go dtí réamh-mheastachán luath ar easpa sceitheanna, \(\rho ={c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s} \)leacht ( \({c }_{Ta}^{l}=0\)).Ag baint úsáide as na luachanna \({c}_{Ta}^{l}\thart ar 0.03\) ó thomhais thurgnamhacha (nach dtaispeántar i bhFíor 5a, b) agus uimhreacha Peclet p ≈ 0.26 agus p ≈ 0.17 agus tiúchain solad \ ({c}_{Ta}^{s}\thart ar 0.3\) agus \({c}_{Ta}^{s}\thart ar 0.25\) le haghaidh Cu agus Cu70Ag30 leá, faoi seach, faighimid an luach tuartha de an leá, ρ ≈ 0.38 agus ρ ≈ 0.39.Aontaíonn na tuartha seo go cainníochtúil go maith leis na tomhais.Is féidir an chuid eile de na difríochtaí (tuartha 0.38 vs. tomhaiste 0.32 do leá Cu íon agus 0.39 vs. tomhaiste 0.43 do leá Cu70Ag30) a mhíniú trí neamhchinnteacht tomhais níos mó maidir le tiúchan Ta an-íseal i leachtanna ( \( { c }_{ Ta }^ {l}\ thart ar 0.03\)), a mheastar a bheith beagán níos mó i leá copair íon.
Cé go ndearnadh na turgnaimh láithreacha ar bhun-chóimhiotail agus ar eilimintí leá, táimid ag súil go gcabhróidh torthaí anailíse na dturgnaimh seo leis na cothromóidí a dhíorthú.(2) Infheidhmeacht leathan maidir le córais dópála LMD eile agus modhanna gaolmhara eile amhail Baint Eisíonachta Stáit Soladach (SSD).Go dtí seo, tugadh neamhaird iomlán ar thionchar sceitheadh ​​​​eilimintí do-mheasctha ar struchtúr LMD.Tá sé seo go príomha mar gheall ar an bhfíric nach bhfuil an éifeacht seo suntasach i ECDD, agus go dtí seo glacadh leis go naively go bhfuil NMD cosúil le REC.Mar sin féin, is é an príomhdhifríocht idir ECD agus LMD ná go bhfuil méadú mór ar intuaslagthacht na n-eilimintí do-mheasctha i leachtanna i LMD mar gheall ar an tiúchan ard d'eilimintí inmheasctha ar thaobh leachtach an chomhéadain (\({c}_{Ti} ^{). l}\)), rud a mhéadaíonn tiúchan na ndúl do-mheasctha (\({c}_{Ta}^{l}\)) ar thaobh leachta an chomhéadain agus a laghdaíonn an codán toirte arna thuar ag cothromóid an tsoláthair .(2) Is é is cúis leis an bhfeabhsúchán seo ná go bhfuil an comhéadan soladach-leachtach le linn LMD i gcothromaíocht áitiúil teirmidinimice, agus mar sin cuidíonn ard \({c}_{Ti}^{l}\) feabhas a chur ar \({c} _ {Ta} ^{l}\ Mar an gcéanna, ceadaíonn ard \({c}_{Ti}^{s}\) Cu a ionchorprú isteach i gceanglóirí crua, agus athraíonn tiúchan soladach Cu sna nascóirí seo ó thart ar 10% de réir a chéile Tá laghduithe go luachanna diomaibhseach ar imeall an ciseal tarmligthe beag (Fíor Fhorlíontach. 6).I gcodarsnacht leis sin, is é an bhaint leictriceimiceach de Ag ó chóimhiotail AgAu ag ECD imoibriú neamhchothromaíochta nach bhfuil méadú ar an tuaslagthacht de Au i an electrolyte.In éineacht le LMD, tá súil againn freisin go bhfuil ár dtorthaí infheidhme maidir le thiomáineann stáit soladacha, áit a bhfuiltear ag súil go gcoimeádfaidh an teorainn soladach cothromaíocht teirmidinimice áitiúil le linn a bhaint cóimhiotail.Tacaíonn an t-ionchas seo leis an bhfíric go bhfuil athrú ar an gcodán toirte. Breathnaíodh ar sholaid sa chiseal tarmligthe de struchtúr SSD, rud a thugann le tuiscint I, go bhfuil díscaoileadh an ligament soladach le linn an tarmligin, a bhaineann le sceitheadh ​​​​eilimintí do-mheasctha.
Agus an chothromóid.(2) D'fhonn laghdú suntasach a dhéanamh ar an gcodán soladach ar thaobh tosaigh an bhaint cóimhiotail de bharr sceitheadh ​​​​Ta a thuar, is gá freisin iompar Ta sa réigiún a bhaint cóimhiotail a chur san áireamh chun an dáileadh codán soladach a thuiscint san iomlán. ciseal bhaint cóimhiotail, atá comhsheasmhach le copar íon agus Cu70Ag30 leá.Maidir leis an leá Cu70Ag30 (líne dhearg i bhFíor 5c), tá thart ar leath den chiseal tarmligthe ar a laghad ag ρ(d).Tá an t-íosmhéid seo mar gheall ar an bhfíric go bhfuil an méid iomlán Ta atá sa ceanglóra crua in aice le imeall na ciseal tarmligthe níos mó ná sa chóimhiotal bonn.Is é sin le haghaidh d ≈ 230 μm \({S}_{s}(d){c}_{Ta}^{s}(d)\, > \,{S}_{t}{c} _ { Ta} ^{0} \), nó a choibhéis iomlán, tá an tomhaiste ρ(d) = Ss(d)/St ≈ 0.35 i bhfad níos mó ná mar a thuar an chothromóid.(1) Gan aon sceitheadh\({c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s}(d)\ thart ar 0.2\).Ciallaíonn sé seo go n-iompraítear cuid den éalú Ta ón bhfronta deighilte go dtí réigiún atá i bhfad ón bhfronta seo, ag idirleathadh sa leacht agus ar feadh an chomhéadain soladach-leachtach, áit a ndéantar é a athsheoladh.
Tá an éifeacht os coinne sceitheadh ​​​​Ta ag an athshocrú seo chun ceanglóirí crua Ta a shaibhriú, agus is féidir an dáileadh codáin chrua a mhíniú go cáilíochtúil mar chothromaíocht sceitheadh ​​Ta agus athshocrú.Maidir leis an leá Cu70Ag30, méadaíonn an tiúchan Ag sa leacht le méadú d (líne poncaithe donn i bhFíor 5b) chun sceitheadh ​​Ta a laghdú trí thuaslagthacht Ta a laghdú, rud a fhágann go dtiocfaidh méadú ar ρ(d) le méadú d tar éis íosmhéid a bhaint amach. .Coinníonn sé seo cuid soladach atá mór go leor chun cosc ​​a chur ar ilroinnt de bharr scaradh an bhanna chrua, a mhíníonn cén fáth go gcoimeádann struchtúir arna dtarmligean i Cu70Ag30 leá sláine struchtúrach tar éis eitseála.I gcodarsnacht leis sin, le haghaidh leá copair íon, tá sceitheadh ​​agus athshuíomh beagnach cealú a chéile amach, rud a fhágann go bhfuil laghdú mall ar sholaid faoi bhun na tairsí ilroinnte don chuid is mó den chiseal tarmligthe, rud a fhágann nach bhfuil ach sraith an-tanaí a choinníonn sláine struchtúrach in aice le teorainn an ciseal tarmligthe.(Fíor 4b, Tábla 1).
Go dtí seo, dhírigh ár n-anailísí go príomha ar an tionchar láidir a bhíonn ag sceitheadh ​​na n-eilimintí measctha i meán díláithrithe ar an gcodán soladach agus ar thipeolaíocht na struchtúr tarmligthe a mhíniú.Lig dúinn dul anois ar éifeacht an sceite seo ar gharbhú an struchtúir bicontinuum laistigh den chiseal tarmligthe, a tharlaíonn de ghnáth le linn LMD mar gheall ar theocht ard próiseála.Tá sé seo difriúil ó ECD áit a bhfuil garbhús beagnach nach bhfuil ann le linn an cóimhiotal a bhaint, ach is féidir é a chur faoi deara trí annealing ag teochtaí níos airde tar éis an cóimhiotal a bhaint.Go dtí seo, múnlaíodh garbhús le linn LMD faoin toimhde go dtarlaíonn sé mar gheall ar idirleathadh na n-eilimintí do-mheasctha feadh an chomhéadain soladach-leachtach, cosúil leis an garbhú dromchla idirleata-idirghabhála ar struchtúir ECD nanapórracha annealaithe.Mar sin, tá an méid bannaí múnlaithe ag baint úsáide as dlíthe scálaithe caighdeánach méadú ribeach.
áit arb é tc an t-am garbhúcháin, a shainmhínítear mar an t-am a chuaigh thart tar éis an t-éadan dílamination a rith ag doimhneacht xi laistigh den chiseal delamination (i gcás ina bhfuil luach tosaigh λ λ00 ag λ) go dtí deireadh an turgnaimh dílamination, agus an t-innéacs scálaithe n = 4 idirleata an dromchla.Ba chóir eq a úsáid go cúramach.(3) Léirmhínigh tomhais λ agus fad d don struchtúr deiridh gan eisíontais ag deireadh an turgnaimh.Tá sé seo mar gheall ar an bhfíric go dtógann an réigiún in aice leis an imeall an ciseal tarmligthe níos faide a mhéadú ná an réigiún in aice leis an tosaigh.Is féidir é seo a dhéanamh le cothromóidí breise.(3) Cumarsáid le tc agus d.Is féidir an gaol seo a fháil go héasca trí dhoimhneacht bhaint an chóimhiotail mar fheidhm ama a thuar, \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\), a thugann tc( d ) = te − tf(d), nuair is é te fad an turgnaimh ar fad, \(t}_{f}(d)={(\sqrt{4p{D}_{l} Is é {t}_{ e } }-d)}^{2}/(4p{D}_{l})\) an t-am a shroichfidh an t-éadan dílamination doimhneacht atá comhionann leis an doimhneacht dílamnúcháin deiridh lúide d.Plug an slonn seo le haghaidh tc(d) isteach sa chothromóid.(3) Déan λ(d) a thuar (féach nóta breise 5).
Chun an tuar seo a thástáil, rinneamar tomhais ar an leithead agus an fad idir na cuachtaí ar thrasghearrthacha iomlána de na struchtúir tarmligthe a thaispeántar i bhFíor Forlíontach 9 maidir le leá Cu íon agus Cu70Ag30.Ó scanadh líne ingearach leis an treo delamination ag faid éagsúla d ón tosaigh delamination, fuair muid an meánleithead λw(d) de Ta-saibhir bundles agus an meán-achar λs(d) idir cuachta.Taispeántar na tomhais seo i bhfíor.5d agus i gcomparáid le tuar na cothromóide.(3) i bhFíor Forlíontach 10 le haghaidh luachanna éagsúla n.Léiríonn an chomparáid go dtugann innéacs idirleata dromchla de n = 4 réamh-mheastacháin laga.Ní chuirtear feabhas suntasach ar an réamh-mheastachán seo trí n = 3 a roghnú le haghaidh garbhúsú ribeach trí mheán idirleathadh, rud a d’fhéadfadh a bheith ag súil go naive le feisteas níos fearr a sholáthar mar gheall ar sceitheadh ​​Ta isteach sa leacht.
Ní haon ionadh an neamhréireacht chainníochtúil seo idir teoiric agus turgnamh, ós rud é Eq.(3) cur síos ar garbhúchadh ribeach ag codán de thoirt tairiseach ρ, agus ag LMD níl an codán solaid ρ tairiseach.ρ athraíonn go spásúil laistigh den chiseal bainte ag deireadh an bhaint cóimhiotail, mar a thaispeántar i bhfíor.5c.Athraíonn ρ freisin le himeacht ama le linn baint na neamhíonachtaí ag doimhneacht bhaint fosaithe, ó luach an tosaigh bainte (atá beagnach tairiseach ó thaobh ama agus mar sin neamhspleách ar tf agus d) go luach tomhaiste ρ(d) a thaispeántar i bhFíor. 5c a fhreagraíonn don uair dheireanach.Ó fig.3d, is féidir a mheas go bhfuil na luachanna tosaigh lobhadh thart ar 0.4 agus 0.35 le haghaidh an AgCu agus íon Cu leá, faoi seach, atá i ngach cás níos airde ná an luach deiridh ρ ag am te.Tá sé tábhachtach a thabhairt faoi deara gur iarmhairt dhíreach é an laghdú ar ρ le ham ag fosaithe d ar láithreacht grádán tiúchana den dúil inmheasctha (Ti) sa leacht.Ós rud é go laghdaítear an tiúchan Ti i leachtanna le méadú d, tá feidhm laghdaitheach d freisin ag tiúchan cothromaíochta Ti i solaid, rud a fhágann go ndéantar Ti a dhíscaoileadh ó cheangail soladacha agus laghdú ar an gcodán soladach le himeacht ama.Bíonn tionchar freisin ag an athrú ama ar ρ ag sceitheadh ​​agus athshuíomh Ta.Mar sin, mar gheall ar éifeachtaí breise an díscaoilte agus an fháis, táimid ag súil go dtarlóidh garbhú le linn LMD, mar riail, ag codáin toirte neamhsheasmhacha, as a dtiocfaidh éabhlóid struchtúrach chomh maith le garbhú ribeach, ach freisin mar gheall ar idirleathadh i. leachtanna agus ní amháin ar feadh an teorainn soladach-leacht.
Fíorais chothromóid.(3) Ní dhéantar leithead bannaí agus tomhais spásála do 3 ≤ n ≤ 4 a chainníochtú (Fíor Fhorlíontach 10), rud a thugann le tuiscint go bhfuil ról ceannasach ag díscaoileadh agus athshuíomh nach de bharr laghdú comhéadain sa turgnamh reatha.Maidir le garbhú ribeach, táthar ag súil go mbeidh an spleáchas céanna ag λw agus λs ar d, agus léiríonn Fíor 5d go n-ardóidh λs le d i bhfad níos tapúla ná λw le haghaidh Cu íon agus Cu70Ag30 leá.Cé go gcaithfear teoiric garbhúcháin a chuireann díscaoileadh agus athshuíomh san áireamh chun na tomhais seo a mhíniú go cainníochtúil, táthar ag súil leis an difríocht seo go cáilíochtúil, ós rud é go gcuireann díscaoileadh iomlán na mbannaí beaga le méadú ar an bhfad idir na bannaí.Ina theannta sin, sroicheann λs an leá Cu70Ag30 a luach uasta ag imeall an chiseal gan chóimhiotail, ach is féidir an fhíric go leanann λs an leá copair íon ag méadú go monotonically a mhíniú leis an méadú ar an tiúchan Ag sa leacht, i gcás ina úsáidtear d chun ρ(d) a mhíniú in Fíor 5c iompar neamhmhonatónach.Cuireann méadú ar an tiúchan Ag le méadú d faoi chois sceitheadh ​​​​Ta agus díscaoileadh ceanglóra, rud a fhágann go laghdaítear λanna tar éis an t-uasluach a bhaint amach.
Mar fhocal scoir, tabhair faoi deara go léiríonn staidéir ríomhaire ar garbhúchadh ribeach ar chodán toirte tairiseach, nuair a thiteann an codán toirte faoi thairseach de thart ar 0.329.30, go dtagann blúirí an struchtúir le linn coarsening.Go praiticiúil, d'fhéadfadh an tairseach seo a bheith beagán níos ísle toisc go dtarlaíonn ilroinnt agus laghdú comhchéimneach ghéineas ar scála ama atá inchomparáide le nó níos mó ná an t-am bainte cóimhiotail iomlán sa turgnamh seo.Léiríonn an fhíric go gcoinníonn na struchtúir tarmligthe i leá Cu70Ag30 a n-ionracas struchtúrach cé go bhfuil ρ(d) beagán faoi 0.3 i meánraon d le fios nach dtarlaíonn ilroinnt, más ann di, ach go páirteach.D’fhéadfadh an tairseach codáin toirte don ilroinnt a bheith ag brath ar thuaslagadh agus ar fhrasaíocht freisin.
Tarraingíonn an staidéar seo dhá phríomhchonclúid.Ar dtús, agus níos praiticiúla, is féidir topology na struchtúr tarmligthe arna dtáirgeadh ag LMD a rialú tríd an leá a roghnú.Trí leá a roghnú chun tuaslagthacht an eilimint dho-mheasctha A den chóimhiotal bonn AXB1-X a laghdú sa leá, cé go bhfuil sé teoranta, is féidir struchtúr an-tharmligthe a chruthú a choimeádann a chomhleanúnachas fiú ag tiúchan íseal den eilimint urláir X agus sláine struchtúrach. .Bhí a fhios roimhe seo go raibh sé seo indéanta do ECD25, ach ní do LMD.Is é an dara conclúid, atá níos bunúsaí, ná an fáth i LMD is féidir an sláine struchtúrach a chaomhnú tríd an meán tarmligin a mhodhnú, atá suimiúil ann féin agus d'fhéadfadh sé tuairimí ár gcóimhiotal TaTi a mhíniú i leá Cu agus CuAg íon i , ach freisin i níos ginearálta chun difríochtaí tábhachtacha idir ECD agus LMD nach raibh meas orthu roimhe seo a shoiléiriú.
I ECD, déantar comhtháthú an struchtúir a chothabháil tríd an ráta a bhaint eisíontas a choinneáil ag leibhéal íseal X, atá fós seasmhach le himeacht ama le haghaidh fórsa tiomána seasta, beag go leor chun go leor eilimint miscible B a choinneáil sa ceanglóra soladach le linn baint eisíontas a choimeád ar bun. toirt solaid.tá an codán ρ mór go leor chun ilroinnt a chosc25.I LMD, laghdaítear an ráta bainte cóimhiotail \(d{x}_{i}(t)/dt=\sqrt{p{D}_{l}/t}\) le himeacht ama de bharr cinéitic teoranta idirleata.Mar sin, beag beann ar an gcineál comhdhéanamh leá a dhéanann difear ach an uimhir Peclet p, sroicheann an ráta dílamination go tapa luach beag go leor chun méid leordhóthanach B a choinneáil sa ceanglóra soladach, rud a léirítear go díreach sa bhfíric go bhfuil ρ ag an delamination. fanann an t-aghaidh beagnach seasta le himeacht ama.Fíricí agus os cionn na tairsí ilroinnte.Mar atá léirithe ag an ionsamhlúchán réimse céime, sroicheann an ráta craiceann go tapa ar luach beag go leor chun fás an bhanna eutectic a dhíchobhsú, rud a éascaíonn foirmiú struchtúir atá nasctha le topologically de bharr ghluaisne cliathánach an lamellae.Mar sin, is é an príomhdhifríocht idir ECD agus LMD ná éabhlóid an tosaigh dílamnúcháin trí struchtúr inmheánach an chiseal tar éis scoilteadh agus ρ, seachas an ráta dílamination.
In ECD, fanann ρ agus nascacht tairiseach ar fud an chianchiseal.I LMD, i gcodarsnacht leis sin, athraíonn an dá cheann laistigh de shraith, a léirítear go soiléir sa staidéar seo, a mhapálann an tiúchan adamhach agus dáileadh ρ ar fud doimhneacht na struchtúr tarmligthe a chruthaigh an LMD.Tá dhá chúis leis an athrú seo.Gcéad dul síos, fiú ag teorainn tuaslagthacht nialasach A, an grádán tiúchan B sa leacht, atá as láthair sa DZE, ionduchtú grádán tiúchan A sa ceanglóra soladach, atá i gcothromaíocht ceimiceach leis an leacht.Déanann an grádán A, ina sheal, ionduchtú grádán ρ laistigh den chiseal gan eisíontais.Sa dara háit, déanann sceitheadh ​​A isteach sa leacht de bharr tuaslagthacht neamh-nialas athrú spásúil ρ laistigh den chiseal seo a mhodhnú tuilleadh, agus cuidíonn an tuaslagthacht laghdaithe ρ a choinneáil níos airde agus níos aonfhoirmí ó thaobh spáis de chun nascacht a choinneáil.
Mar fhocal scoir, tá éabhlóid an mhéid bannaí agus nascacht laistigh den chiseal tarmligthe le linn LMD i bhfad níos casta ná an garbhús ribeach atá teorantach le hidirleathadh dromchla ag codán toirte tairiseach, mar a measadh roimhe seo de réir analaí le garbhú struchtúir ECD nanapórracha annealed.Mar a léirítear anseo, tarlaíonn garbhú i LMD i gcodán soladach atá éagsúil ó thaobh spásúlachta de agus bíonn tionchar air go hiondúil ag aistriú idirleata A agus B sa stát leachta ón tosach dílamination go dtí imeall na ciseal scoite.Ní féidir leis na dlíthe scálaithe maidir le garbhú ribeach atá teoranta ag idirleathadh dromchla nó bulc athruithe a chainníochtú ar an leithead agus an fad idir cuachta laistigh de chiseal tarmligthe, ag glacadh leis go n-imríonn iompar A agus B a bhaineann le grádáin tiúchana sreabháin róil chomhionann nó chomhionanna.Níos tábhachtaí ná limistéar an chomhéadain a laghdú.Is ionchas tábhachtach don todhchaí é teoiric a fhorbairt a chuireann na tionchair éagsúla seo san áireamh.
Ceannaíodh cóimhiotail dhénártha tantalam tíotáiniam ó Arcast, Inc (Oxford, Maine) ag baint úsáide as soláthar cumhachta ionduchtaithe 45 kW Ambrell Ekoheat ES agus breogán copair uisce-fhuaraithe.Tar éis roinnt teas, bhí gach cóimhiotail annealaithe ar feadh 8 uair an chloig ag teocht laistigh de 200 ° C. den leáphointe chun homogenization agus fás gráin a bhaint amach.Rinneadh samplaí a gearradh ón máistir-thinne seo a spottháthú chuig sreanga Ta agus crochadh iad ó lámh róbait.Ullmhaíodh folcadáin miotail trí mheascán de 40 g Cu (McMaster Carr, 99.99%) a théamh le cáithníní Ag (Kurt J. Lesker, 99.95%) nó Ti ag ardchumhacht ag baint úsáide as córas téimh ionduchtaithe 4 kW Ameritherm Easyheat go dtí an díscaoileadh iomlán.folcadáin.leá go hiomlán téite.Laghdaigh an chumhacht agus lig don dabhach corraigh agus cothromú ar feadh leathuaire ag teocht imoibrithe 1240°C.Ansin íslítear an lámh robotic, tumtar an sampla sa dabhach ar feadh tréimhse réamhshocraithe agus baintear é le haghaidh fuaraithe.Rinneadh an billet cóimhiotail agus LMD go léir a théamh in atmaisféar argón ardíonachta (99.999%).Tar éis an cóimhiotail a bhaint, rinneadh na tras-ailt de na samplaí a snasú agus a scrúdú ag baint úsáide as micreascópacht optúil agus micreascópacht leictreon scanadh (SEM, JEOL JSM-6700F).Rinneadh anailís eiliminteach trí speictreascópacht X-ghathaithe scaipthe fuinnimh (EDS) san SEM.Breathnaíodh micreastruchtúr tríthoiseach na samplaí tarmligthe trí chéim shaibhir copar-saibhir a thuaslagadh i dtuaslagán aigéad nítreach 35% (grád anailíseach, Fluka).
Baineadh úsáid as an tsamhail a forbraíodh roimhe seo de réimse na céime díchúplála den chóimhiotal trínártha ag baint úsáide as an insamhalta15.Baineann an tsamhail le héabhlóid an réimse chéim ϕ, a dhéanann idirdhealú idir na céimeanna soladacha agus leachtacha, le réimse tiúchan ci na n-eilimintí cóimhiotail.Cuirtear fuinneamh iomlán saor in aisce an chórais in iúl mar
áit arb é f(φ) an poitéinseal bacainn dhúbailte le híosmhéid ag φ = 1 agus φ = 0 a fhreagraíonn do sholaid agus leachtanna, faoi seach, agus is é fc(φ, c1, c2, c3) an rannchuidiú ceimiceach le saoirse toirte ag cur síos ar an dlús fuinnimh de chóimhiotail airíonna teirmidinimice.Chun athmhéadú a dhéanamh ar leá Cu nó CuTi íon ina chóimhiotail TaTi, bainimid úsáid as an bhfoirm chéanna fc (φ, c1, c2, c3) agus paraiméadair mar atá sa tagairt.15. Chun cóimhiotail TaTi le leá CuAg a bhaint, tá an córas ceathartha (CuAg)TaTi simplithe againn go córas trínártha éifeachtach le paraiméadair éagsúla ag brath ar an tiúchan Ag, mar a thuairiscítear i Nóta Forlíontach 2. Na cothromóidí éabhlóide don réimse céime agus an Fuarthas réimse tiúchana san fhoirm athraitheach san fhoirm
Cár fhág \({M}_{ij}={M}_{l}(1-\phi){c}_{i}\({\delta}_{ij}-{c}_{j} Is é \right)\) an maitrís soghluaisteachta adamhach, agus rialaíonn Lϕ cinéitic an cheangail adamhaigh ag an gcomhéadan soladach-leachtach.
Tá sonraí turgnamhacha a thacaíonn le torthaí an staidéir seo le fáil sa chomhad sonraí forlíontacha.Tugtar paraiméadair ionsamhlúcháin san fhaisnéis bhreise.Tá na sonraí go léir ar fáil freisin ó na húdair faoi seach arna iarraidh sin.
Wittstock A., Zelasek W., Biner J., Friend SM agus Baumer M. catalaíoch óir nanoporous le haghaidh cúplála meatánóil ocsaídiúcháin gáis-chéim roghnach teocht íseal.Eolaíocht 327, 319–322 (2010).
Zugic, B. et al.Cinneann athmheascadh dinimiciúil gníomhaíocht chatalaíoch na gcatalaíoch cóimhiotal óir-airgid nanapórtach.alma mater náisiúnta.16, 558 (2017).
Zeis, R., Mathur, A., Fritz, G., Lee, J. 和 Erlebacher, J. Platanam-brataithe óir nanoporous: pt íseal éifeachtach luchtú electrocatalyst do cealla breosla PEM.Irisleabhar #165, 65–72 (2007).
Snyder, J., Fujita, T., Chen, MW agus Erlebacher, J. Laghdú ocsaigine i electrocatalysts ilchodach leacht miotail-ian nanaporous.alma mater náisiúnta.9, 904 (2010).
Lang, X., Hirata, A., Fujita, T. agus Chen, M. Leictreoidí hibrideacha miotail/ocsaíde Nanaporous le haghaidh sártoilleoirí leictriceimiceach.Nanaitheicneolaíocht náisiúnta.6, 232 (2011).
Kim, JW et al.Leas iomlán a bhaint as comhleá niobium le leá miotail chun struchtúir phóiriúla a chruthú le haghaidh toilleoirí leictrealaíoch.Iris.84, 497–505 (2015).
Bringa, EM etc. An bhfuil ábhair nanaphróiteacha frithsheasmhach in aghaidh na radaíochta?Nanolet.12, 3351–3355 (2011).