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[交流] “单晶突然折断时会产生孪晶” 已有1人参与

单晶突然折断时会产生孪晶
http://paper.sciencenet.cn//htmlpaper/201191416185575319259.shtm
易碎的金子。（图片提供：Lou实验室/美国得克萨斯州莱斯大学）

金线的厚度足以保证它能够在你的手中被弯曲和拉伸，这也使其在电子设备中具有重要的使用价值。
然而，美国得克萨斯州莱斯大学的材料学家Jun Lou和同事在9月份出版的《先进功能材料》（Advanced Functional Materials ）杂志中报告说，如果将金线拉伸得太细——其直径不足20纳米——这种金属将变得非常易碎。
当研究人员将拉伸得到的单晶金线放大以进行详细研究时，他们发现，这些易碎的单晶在突然折断时并非如此“孤单”。它们会自然地产生“孪晶”。
孪晶会共享一些原子，但是它们整体的晶体结构却能够彼此抵消（图中黄线所示）。
当金线被拉伸后，整个原子团会滑入不同的位置以减轻应力并产生孪晶。
随着金线被拉伸得越来越细，它便会一而再、再而三地产生孪晶。这些金线最终会沿着孪晶之间的一个平面，以一种易碎的方式断裂。
研究人员表示，这一发现将迫使工程师们在纳米电子学研究中更加慎重地对待金线，或者彻底用一种完全不同的材料加以替代。（来源：科学时报赵路）

Fracture of Sub‐20nm Ultrathin Gold Nanowires

Keywords:gold nanowires;fracture;in‐situ TEM
Abstract: Fracture of metals at the nanoscale and corresponding failure mechanisms have recently attracted considerable interest. However, quantitative in situ fracture experiments of nanoscale metals are rarely reported. Here it is shown that, under uni‐axial tensile loading, single crystalline ultrathin gold nanowires may fracture in two modes, displaying distinctively different fracture morphologies and ductility. In situ high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) studies suggest that the unexpected brittle‐like fracture was closely related to the observed twin structures, which is very different from surface dislocation nucleation/propagation mediated mechanism in ductile fracture mode. Molecular dynamics (MD) simulations further reveal the processes of shear‐induced twin formation and damage initiation at the twin structure/free surface interface, confirming the experimentally observed differences in fracture morphology and ductility. Finally, a fracture criterion based on competition between twin formation and surface dislocation nucleation/propagation as a function of misalignment angle is discussed.

作者：Lu, Yang; Song, Jun; Huang, Jian Yu; Lou, Jun
期刊名称： Advanced Functional Materials
期卷页： 24 AUG 2011 第卷第期 ~页
学科领域：工程材料 » 金属材料 » 金属材料的力学行为
原文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/d ... .201101224/abstract
DOI： 10.1002/adfm.201101224
ISBN： 1616-3028
关键词： gold nanowires; fracture;in-situ TEM
相关报道： http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/201191416185575319259.shtm

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