E6 Estructura Cristalina a Nanoescala

Tópico

Que el tamaño de grano de este material sea nanométrico, en lugar de micrométrico como en un policristal convencional, incrementa la fracción volumétrica de bordes de grano de ese mismo material: cada borde de grano ocupa, dentro de este material, un espesor prácticamente fijo de apenas unas pocas capas atómicas, independientemente de qué tan grande sea el propio grano que ese borde de grano delimita, y por eso, cuanto más pequeño es ese grano, mayor es la proporción del volumen total que termina ocupando ese mismo espesor fijo de borde de grano. Que este tamaño de grano se reduzca hasta la escala nanométrica hace que esta fracción volumétrica de bordes de grano crezca hasta volverse comparable a la fracción volumétrica que ocupa el interior cristalino de cada grano, algo que en un policristal convencional resultaría del todo insignificante.

Que esta fracción de bordes de grano sea, de este modo, comparable a la del interior cristalino de cada grano es lo que le da a este nanocristal propiedades intermedias entre las de un material completamente cristalino y las de un material completamente amorfo: el interior cristalino de cada grano, con su orden atómico periódico, sigue aportando las propiedades propias de la fase cristalina, mientras que esta misma fracción de bordes de grano, con su estructura atómica mucho más desordenada, aporta en cambio propiedades que se parecen más a las de un material amorfo. Que esta fracción de bordes de grano sea mayor, dentro de este nanocristal, hace que sus propiedades generales se acerquen más a las de un material amorfo; que esta fracción de bordes de grano sea menor, hace que esas propiedades se acerquen más a las de un material completamente cristalino.

Por eso este modelo, con el tamaño de grano nanométrico y esta fracción de bordes de grano con las que se abrió, calcula el módulo efectivo de este nanocristal combinando, mediante una regla de mezclas, el módulo propio del interior cristalino de cada grano y el módulo propio de esta misma fracción de bordes de grano, mucho más blanda que ese interior cristalino: esta regla de mezclas pondera a cada uno de esos dos módulos según la fracción volumétrica que le corresponde dentro de este nanocristal. Que esta fracción volumétrica de bordes de grano sea mayor, con un tamaño de grano nanométrico todavía menor, hace que este módulo efectivo del nanocristal, dominado cada vez más por el módulo mucho más blando de esos mismos bordes de grano, sea, en consecuencia, menor.

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