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Small:納米尺度下氣泡生長的原位可視化
发布时间: 2021-10-11 09:43 | 【 【打印】【關閉】

  氣泡是指液體或固體內充滿氣體的空穴,氣泡(或起泡現象)廣泛存在于自然界和人類的生産生活中。氣泡及起泡過程在多孔材料設計、二維材料制備、低維材料性能調制等方面都表現出極高的應用潛力。因此,對納米尺度下氣泡的成核-生長過程的觀察和解析將有助于理解相關過程的物理圖像,並在指導相關材料的生長或合成方面具有重要的實際意義。但是,氣泡的産生和長大是一個相當複雜的過程,涉及到多相、多尺度的多個階段;特別是在氣泡的成核階段,往往發生在一個較小的時間尺度內。因此,受限于傳統的表征技術(如,光學顯微鏡、原子力顯微鏡、光譜學表征等)的低時空分辨率,納米尺度下氣泡的成核、生長、合並等動力學過程和機理尚不明確。

  近日,南昌大學費林峰教授與湖北大學胡永明教授、香港理工大学Chee Leung Mak教授合作,利用原位透射电子显微技术(In-situ TEM),通过控制电子束辐照下氢氧化物超薄纳米片的解离过程,系统研究了纳米尺度下气泡的成核-生长过程,并结合COMSOL软件模拟深入解析了动力学过程和相关机理。发现在固相起泡过程中,气泡主要通过“三步式”的过程产生和长大:首先,氢氧化物纳米片在电子束辐照下形成包含富镍和贫镍区的双连续调幅结构;其次,贫镍区向富镍区的进一步物质输送导致产生空洞,这些空洞在气体的填充下不断球化并形成气泡核心;最后,气泡不断长大并伴随着邻近气泡的合并。此外,透射电镜观察和计算机模拟也表明,在相邻的气泡之间形成亚稳或不稳定的颈部结构是气泡发生合并的关键步骤,同时超薄二维材料的限域环境对气泡产生的动力学过程也会有重要影响。这些研究结果对于相关材料,尤其是氢氧化物的物理化学反应过程的理解和认识提供了直观的实验基础,对于多孔材料的设计思路方面也具有一定的指导意义。

  

  論文信息:

  Visualization of Bubble Nucleation and Growth Confined in 2D Flakes 

  Zhouyang Zhang, Jun Qiang, Shensong Wang, Ming Xu, Min Gan, Zhenggang Rao, Tingfang Tian, Shanming Ke, Yangbo Zhou, Yongming Hu*, Chi Wah Leung, Chee Leung Mak*, Linfeng Fei*

  Small 

  DOI: 10.1002/smll.202103301

  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202103301

  文章來源: materialsviewschina 

  文章鏈接:https://www.materialsviewschina.com/2021/09/56864/ 

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