【摘 要】
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利用原位高压同步辐射X射线衍射方法,对尺寸为11?nm的CaF2纳米晶粒进行高压结构相变和压缩特性研究.当压力为12?GPa时,观察到由萤石结构向?α-PbCl2结构转变的一次相变,该相变压力点远高于体材料,但略低于粒径更小的CaF2纳米晶体.相比体材料,纳米尺寸的CaF2样品的体弹模量更大,说明其更难被压缩.当压力释放至常压时,11?nm的CaF2纳米晶粒的α-PbCl2型亚稳相结构被保留下来,相变不可逆.分析了影响11?nm?CaF2纳米晶粒独特高压行为的原因,判定尺寸效应为主要因素,该尺寸下较高的表
【机 构】
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吉林师范大学国家物理实验教育示范中心, 教育部功能材料物理与化学重点实验室, 吉林 四平 136000;吉林大学超硬材料国家重点实验室, 吉林 长春 130012
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利用原位高压同步辐射X射线衍射方法,对尺寸为11?nm的CaF2纳米晶粒进行高压结构相变和压缩特性研究.当压力为12?GPa时,观察到由萤石结构向?α-PbCl2结构转变的一次相变,该相变压力点远高于体材料,但略低于粒径更小的CaF2纳米晶体.相比体材料,纳米尺寸的CaF2样品的体弹模量更大,说明其更难被压缩.当压力释放至常压时,11?nm的CaF2纳米晶粒的α-PbCl2型亚稳相结构被保留下来,相变不可逆.分析了影响11?nm?CaF2纳米晶粒独特高压行为的原因,判定尺寸效应为主要因素,该尺寸下较高的表面能导致结构稳定性增强和体积模量增加.“,”CaF2 nanocrystals with a size of 11 nm have been investigated using X-ray diffraction technique under high pressure. A phase transition from the fluorite structure to the α-PbCl2-type structure has been observed at 12 GPa, which is much higher than the value observed in the bulk CaF2 and slightly lower than the one in smaller-sized CaF2 nanocrystals. The compressibility of the CaF2 nanocrystals is discussed, an obviously higher incompressibility than the bulk CaF2 is observed. The α-PbCl2-type metastable phase is retained when the pressure is released to ambient conditions. The unique high-pressure behaviors of the 11 nm-sized CaF2 nanocrystals are attributed to defects and grain size effect. The grain size effect is considered to be the main factor influencing the high-pressure behaviors of the CaF2 nanocrystals. When the size of the CaF2 nanocrystals is as small as 11 nm, the higher surface energy leads to the enhancement of the structural stability and the increase of the bulk modulus.
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