Zikomo pochezera Nature.com.Mukugwiritsa ntchito msakatuli wokhala ndi chithandizo chochepa cha CSS.Kuti mudziwe zambiri, tikupangira kuti mugwiritse ntchito msakatuli wosinthidwa (kapena kuletsa Compatibility Mode mu Internet Explorer).Kuphatikiza apo, kuti tiwonetsetse chithandizo chopitilira, tikuwonetsa tsambalo popanda masitayilo ndi JavaScript.
Imawonetsa carousel ya masilayidi atatu nthawi imodzi.Gwiritsani ntchito mabatani Akale ndi Otsatira kuti mudutse ma slide atatu nthawi imodzi, kapena gwiritsani ntchito mabatani otsetsereka kumapeto kuti mudutse ma slide atatu nthawi imodzi.
M'zaka zingapo zapitazi, pakhala pali chitukuko chofulumira chazitsulo zazitsulo zamadzimadzi zomwe zimapangidwa ndi nano-/meso-size porous and composite nyumba zokhala ndi zolumikizira zazikulu kwambiri zazinthu zosiyanasiyana.Komabe, njira imeneyi panopa ili ndi zofooka ziwiri zofunika.Choyamba, imapanga mapangidwe a bicontinuous okhala ndi topology yapamwamba yamagulu ochepa a aloyi.Kachiwiri, kapangidwe kake kamakhala ndi kukula kokulirapo kwa chomangira chifukwa cha kukulitsa kwakukulu panthawi yopatukana ndi kutentha kwambiri.Apa, tikuwonetsa mowerengera komanso moyesera kuti zolepherazi zitha kugonjetsedwera powonjezera chinthu pazitsulo zosungunula zomwe zimalimbikitsa topology yotsogola pochepetsa kutayikira kwa zinthu zomwe sizingachitike panthawi yolumikizana.Kenako, tikufotokozera zomwe tapezazi powonetsa kuti kusamutsidwa kochulukira kwa zinthu zosasinthika m'madzi osungunuka kumakhudza kwambiri kusinthika kwa gawo lolimba komanso momwe zinthu zilili panthawi yakuphulika.Zotsatira zikuwonetsa kusiyana kwakukulu pakati pa zitsulo zamadzimadzi ndi kuchotsa zonyansa za electrochemical, ndikukhazikitsanso njira yatsopano yopezera zinthu kuchokera kuzitsulo zamadzimadzi zomwe zili ndi miyeso ndi topology.
Nthumwi zasintha kukhala ukadaulo wamphamvu komanso wosunthika wopangira ma pores otseguka a nano-/meso ndi zida zophatikizika zokhala ndi mawonekedwe otalikirapo pazinthu zosiyanasiyana zogwira ntchito komanso zomangika monga zopangira1,2, cell cell3,4, electrolytic capacitors5, 6, zida zolimbana ndi kuwonongeka kwa ma radiation 7, zida za batri zapamwamba zokhala ndi kukhazikika kwamakina 8, 9 kapena zida zophatikizika zokhala ndi zida zabwino kwambiri zamakina 10, 11. Mumitundu yosiyanasiyana, kugawa kumaphatikizapo kutha kosankha kwa chinthu chimodzi cha "choyambirira" chosakhazikika. aloyi” mu chilengedwe chakunja, chomwe chimatsogolera ku kukonzanso kwa zinthu zosasunthika za aloyi ndi topology yosakhala yaing'ono, yosiyana ndi topology ya aloyi yoyambirira., Mapangidwe a zosakaniza.Ngakhale ma electrochemical delegation (ECD) omwe amagwiritsa ntchito ma electrolyte monga chilengedwe ndi omwe aphunziridwa kwambiri mpaka pano, njirayi imalepheretsa machitidwe (monga Ag-Au kapena Ni-Pt) kwa omwe ali ndi zinthu zabwino kwambiri (Au, Pt) kusiyana kwakukulu kokwanira pakuchepetsa kuthekera kopereka porosity.Chinthu chofunika kwambiri kuti tithane ndi vutoli ndi kupezedwanso kwaposachedwa kwa njira yopangira zitsulo zamadzimadzi13,14 (LMD), yomwe imagwiritsa ntchito zitsulo zamadzimadzi (mwachitsanzo, Cu, Ni, Bi, Mg, etc.) ndi zinthu zina zachilengedwe. .(monga TaTi, NbTi, FeCrNi, SiMg, ndi zina zotero)6,8,10,11,14,15,16,17,18,19.LMD ndi mtundu wake wa hard metal alloy remove (SMD) umagwira ntchito kutentha pang'ono pomwe chitsulo choyambira chili cholimba20,21 zomwe zimapangitsa kuti pakhale magawo awiri kapena kuposerapo olowerana pambuyo popaka mankhwala a gawo limodzi.Magawo awa amatha kusintha kukhala pores otseguka.zomangamanga.Njira zogawira ena zakhala zikuyenda bwino ndi kuyambika kwaposachedwa kwa vapor phase delegation (VPD), komwe kumagwiritsa ntchito kusiyana kwa mphamvu ya nthunzi ya zinthu zolimba kupanga ma nanoporous poyera kudzera pakusankha kwa chinthu chimodzi22,23.
Pamkhalidwe wabwino, njira zonse zochotsera zonyansazi zimagawana zinthu ziwiri zofunika kwambiri zomwe zimadzipangira okha kuchotsedwa kwachidetso.Choyamba, uku ndikutha kosankha kwa zinthu zomwe tatchulazi (monga B mu aloyi yosavuta AXB1-X) m'malo akunja.Chachiwiri, choyamba chodziwika mu maphunziro oyesera ndi ongolankhula pa ECD24, ndi kufalikira kwa chinthu chosasunthika A pamodzi ndi mawonekedwe pakati pa aloyi ndi chilengedwe panthawi yochotsa zonyansa.Kuphatikizika kumatha kupanga madera olemera atomiki kudzera munjira yofanana ndi kuwonongeka kwa spinodal mu ma alloys ambiri, ngakhale amachepetsedwa ndi mawonekedwe.Ngakhale kufanana uku, njira zosiyanasiyana zochotsera aloyi zimatha kutulutsa mamorphology osiyanasiyana pazifukwa zosadziwika bwino18.Ngakhale ECD imatha kupanga mapangidwe apamwamba okhudzana ndi ma atomiki (X) a zinthu zosasunthika (monga Au ku AgAu) otsika mpaka 5% 25, ​​kafukufuku wamawerengedwe ndi kuyesa a LMD akuwonetsa kuti njira yowoneka ngati yofananayi imangopanga zinthu zogwirizana ndi topologically. .Mwachitsanzo, pa X yokulirapo, mawonekedwe olumikizana nawo amakhala pafupifupi 20% pamtundu wa aloyi a TaTi ophatikizidwa ndi Cu melts (onani mkuyu 2 mu ref. 18 kuti mufananize mbali ndi mbali ndi ECD ndi LMD mawonekedwe X. ).Kusiyana kumeneku kumafotokozedwa mwachidziwitso ndi njira yokulirapo yosakanikirana yosiyana ndi kuwonongeka kwa spinodal komanso yofanana kwambiri ndi kukula kwa eutectic-coupled26.M'malo ochotsa zonyansa, kukula kophatikizana kumapangitsa kuti ma filaments a A-rich (kapena ma flakes mu 2D) ndi B-rich liquid channels kuti akule pamodzi ndi kufalikira panthawi yochotsa zonyansa15.Kukula kwa awiriawiri kumatsogolera ku mawonekedwe osagwirizana ndi topologically mkatikati mwa X ndipo amaponderezedwa kumunsi kwa X, pomwe zilumba zopanda malire zokha zomwe zili ndi gawo la A zitha kupanga.Pa X yokulirapo, kukula komangika kumakhala kosakhazikika, zomwe zimapangitsa kuti pakhale zomangika bwino za 3D zomwe zimasunga kukhulupirika ngakhale pambuyo pa gawo limodzi.Chosangalatsa ndichakuti, mawonekedwe ozungulira omwe amapangidwa ndi LMD17 kapena SMD20 (Fe80Cr20) XNi1-X alloys adawonedwa moyeserera mpaka X mpaka 0.5, kutanthauza kuti kukula kophatikizana ndi njira yodziwika bwino ya LMD ndi SMD m'malo mwa ECD yodziwika bwino. khalani ndi kamangidwe kamene kamakonda.
Kuti timvetse chifukwa cha kusiyana kumeneku pakati pa ECD ndi NMD morphology, tidachita zoyeserera zam'munda ndi kuyesa kwa NMD ya TaXTi1-X alloys, momwe ma kinetics osungunuka adasinthidwa ndikuwonjezera zinthu zosungunuka kukhala zamkuwa zamadzimadzi.Tinatsimikiza kuti ngakhale kuti ECD ndi LMD zonse zimayendetsedwa ndi kusungunuka kosankha ndi kufalikira kwa nkhope, njira ziwirizi zimakhalanso ndi kusiyana kwakukulu komwe kungayambitse kusiyana kwa morphological18.Choyamba, peel kinetics mu ECD imayang'aniridwa ndi mawonekedwe ndi nthawi zonse peel kutsogolo liwiro V12 monga ntchito ya voteji ntchito.Izi ndi zoona ngakhale kachigawo kakang'ono ka refractory particles (mwachitsanzo Pt mu Ag-Au) amawonjezedwa kwa aloyi kholo, amene retards interfacial fluidity, kuyeretsa ndi stabilizes unalloyed zakuthupi, koma amasunga morphology yemweyo 27 .Zomangamanga zophatikizana zam'mwamba zimangopezeka pa X pansi pa V otsika, ndipo kusungidwa kwa zinthu zosakanikirana 25 ndikokulirapo kuti kusungitse gawo lolimba la voliyumu yayikulu mokwanira kuteteza kugawikana kwa kapangidwe kake.Izi zikuwonetsa kuti kuchuluka kwa kusungunuka pokhudzana ndi kufalikira kwa nkhope kumatha kukhala ndi gawo lofunikira pakusankhidwa kwa morphological.Mosiyana ndi izi, ma kinetics ochotsa alloy mu LMD ndi kufalikira kolamuliridwa15,16 ndipo kuchuluka kwake kumacheperako mwachangu ndi nthawi \(V \ sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), pomwe Dl ndiye chinthu chosasinthika. kwa coefficient ya fluid diffusion..
Kachiwiri, pa ECD, kusungunuka kwa zinthu zosasinthika mu electrolyte kumakhala kotsika kwambiri, kotero amatha kufalikira motsatira mawonekedwe a alloy-electrolyte.Mosiyana ndi izi, mu LMD, "immiscible" element (A) za AXB1-X precursor alloys nthawi zambiri zimakhala zochepa, ngakhale zili zochepa, zimasungunuka.Kusungunuka pang'ono kumeneku kungathe kuganiziridwa kuchokera pakuwunika kwa chithunzi cha ternary gawo la CuTaTi ternary system yomwe ikuwonetsedwa mu Supplementary Figuration 1. Kusungunuka kungathe kuwerengedwa pokonza mzere wa liquidus motsutsana ndi kuchuluka kwa Ta ndi Ti pambali yamadzimadzi ya mawonekedwe (\( {c}_{ {{{{{\rm{Ta))))))}}}} ^{l}\ ) ndi \({c}_{{{{({\rm{Ti}}} }}}} }^ {l}\), motero, pa kutentha kwa nthumwi (Supplementary Fig. 1b) mawonekedwe olimba amadzimadzi Kugwirizana kwa thermodynamic kumasungidwa panthawi ya alloying, }}}}}}^{l}\) pafupifupi nthawi zonse ndipo mtengo wake umagwirizana ndi X. Chithunzi chowonjezera 1b chikuwonetsa kuti \({c}_{{{{{{{\rm{Ta}}}}}}}))}^{l}\) imagwera mumtundu 10 -3 − 10 ^{l}\) ndi ofanana ndi 15.16."Kutayikira" kumeneku kwa zinthu zosasinthika mu aloyi kumatha kukhudza mapangidwe a mawonekedwe ophatikizika kutsogolo kwa delamination, nawonso, omwe amathandizira kusungunuka ndi kuphulika kwa kapangidwe kake chifukwa cha kufalikira kwa voliyumu.
Kuti tiyese padera zopereka za (i) kuchepetsedwa kwa kuchotsedwa kwa alloy V ndi (ii) kuchepetsa kulowetsedwa kwa zinthu zosasunthika muzitsulo zosungunuka, tinapitirira masitepe awiri.Choyamba, chifukwa cha \(V \sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), pophunzira kusintha kwa morphological kwa mapangidwe a mtolo wa mtolo, zinali zotheka kuphunzira zotsatira za kuchepetsa V mokwanira.nthawi yayikulu.Chifukwa chake, tidafufuza izi poyendetsa zoyeserera zamagulu kwanthawi yayitali kuposa maphunziro am'mbuyomu, zomwe zidawonetsa kukhalapo kwa zida zolumikizana bwino zomwe zimapangidwa ndi kukula kophatikizana kwa X15.Chachiwiri, kuti tifufuze zotsatira za zinthu zosasinthika pakuchepetsa kutayikira, tidawonjezera Ti ndi Ag kusungunuka kwa mkuwa kuti tiwonjezeke ndikuchepetsa kuchuluka kwa kutayikira, motsatana, ndikuwerenga ma morphology, ma kinetics a tsankho, ndi kugawa ndende mu sungunula.osankhidwa Cu amasungunuka powerengera ndi kuyesa mkati mwa aloyi.Tawonjezera zowonjezera za Ti kuyambira 10% mpaka 30% mpaka pazofalitsa kuti tichotse Cu kusungunuka.Kuwonjezera kwa Ti kumawonjezera chiwerengero cha Ti m'mphepete mwa gawo lomwe laperekedwa, zomwe zimachepetsa chiwerengero cha Ti m'kati mwake ndikuchepetsa kusungunuka.Zimawonjezeranso kuchuluka kwa Ta's kutayikira powonjezera \({c}_{{{({\rm{Ti}}}}}}}}}^{l}\), kotero \({c}_{{{{{ {\ rm{Ta}}}}}}}^{l}\) (Supplementary Fig. 1b) Kuchuluka kwa siliva komwe timawonjezera kumasiyana kuchokera ku 10% mpaka 30%. kusungunuka kwa ma alloying element mu melt, tatengera CuAgTaTi quaternary system ngati njira yabwino (CuAg) TaTi ternary system momwe kusungunuka kwa Ti ndi Ta kumadalira kuchuluka kwa Ag mu CuAg kusungunuka (onani Note) 2 ndi Supplementary. Nkhuyu 2-4).Kuwonjezera kwa Ag sikuwonjezera kuchuluka kwa Ti pamphepete mwa dongosolo lomwe laperekedwa.Komabe, popeza kusungunuka kwa Ti mu Ag ndikotsika kuposa kwa Cu, izi zimachepetsa \({c}_{{{{{\rm{Ta}}}}}}}}}^{l}\) (Supplementary Fig . 1 ) 4b) ndi kutayikira mlingo Ta.
Zotsatira za kuyerekezera kwa gawo la gawo zikuwonetsa kuti kukula kophatikizana kumakhala kosakhazikika pakapita nthawi yayitali kuti zilimbikitse mapangidwe amtundu wolumikizana ndi topologically kutsogolo kwawola.Timatsimikiziranso izi powonetsa kuti gawo la pansi la aloyi ya Ta15T85, yomwe imapanga pafupi ndi kutsogolo kwa delamination pambuyo pake, imakhalabe yolumikizana kwambiri pambuyo pa kukhazikika kwa gawo lolemera kwambiri lamkuwa.Zotsatira zathu zikuwonetsanso kuti kuchuluka kwa kutayikira kumakhudza kwambiri chisinthiko cha morphological chifukwa cha kusuntha kochulukirapo kwa zinthu zosasinthika mumadzi osungunuka.Zikuwonetsedwa pano kuti zotsatirazi, zomwe sizilipo mu ECD, zimakhudza kwambiri zolemba zamagulu osiyanasiyana mu gawo lomwe laperekedwa, gawo la gawo lolimba, ndi topology ya kapangidwe ka LMD.
M'chigawo chino, timapereka choyamba zotsatira za phunziro lathu poyerekezera ndi gawo la zotsatira za kuwonjezera Ti kapena Ag ku Cu zimasungunuka zomwe zimapangitsa kuti pakhale ma morphologies osiyanasiyana.Pa mkuyu.Chithunzi 1 chikuwonetsa zotsatira za mawonekedwe a magawo atatu a gawo la magawo a TaXTi1-X aloyi zotengedwa kuchokera ku Cu70Ti30, Cu70Ag30 ndi kusungunula kwa mkuwa kokhala ndi ma atomiki otsika a zinthu zosasinthika kuyambira 5 mpaka 15%.Mizere iwiri yoyambirira ikuwonetsa kuti kuwonjezera kwa Ti ndi Ag kumalimbikitsa kupanga mapangidwe opangidwa ndi topologically kuyerekeza ndi mawonekedwe osamangika a Cu oyera (mzere wachitatu).Komabe, kuwonjezera kwa Ti, monga momwe amayembekezeredwa, kunachulukitsa kutayikira kwa Ta, potero kulepheretsa kuchepa kwa ma aloyi otsika a X (Ta5Ti95 ndi Ta10Ti90) ndikupangitsa kusungunuka kwakukulu kwa wosanjikiza wa porous panthawi ya Ta15Ti85 delamination.M'malo mwake, kuwonjezera kwa Ag (mzere wachiwiri) kumathandizira kupanga mapangidwe okhudzana ndi topologically a zigawo zonse za alloy yoyambira ndi kusungunuka pang'ono kwa gawo lomwe laperekedwa.Mapangidwe a bicontinuous structure akuwonetsedwanso mu Mkuyu.1b, yomwe imasonyeza zithunzi za dongosolo lomwe laperekedwa ndikuwonjezereka kwakuya kwa delamination kuchokera kumanzere kupita kumanja ndi chithunzi cha mawonekedwe amadzimadzi olimba kwambiri (chithunzi chakumanja).
3D gawo kumunda kayeseleledwe (128 × 128 × 128 nm3) kusonyeza chidwi zotsatira kuwonjezera solute ku madzi kusungunula pa chomaliza morphology wa aloyi anapatsidwa.Chizindikiro chakumtunda chimawonetsa kapangidwe ka aloyi ya makolo (TaXTi1-X) ndipo choyimirira chimawonetsa kusungunuka kwa sing'anga yofewa ya Cu-based.Madera omwe ali ndi kuchuluka kwa Ta mumpangidwe wopanda zonyansa amawonetsedwa mu bulauni, ndipo mawonekedwe olimba amadzimadzi akuwonetsedwa mubuluu.b Three-dimensional kayeseleledwe wa gawo gawo la undoped Ta15Ti85 kalambulabwalo aloyi mu Cu70Ag30 kusungunula (190 × 190 × 190 nm3).Mafelemu 3 oyambirira amasonyeza dera lolimba la gulu lomwe laperekedwa pa kuya kosiyana kwa nthumwi, ndipo chimango chomaliza chimangosonyeza mawonekedwe amadzi olimba pa kuya kwake kwakukulu.Kanema wofanana ndi (b) akuwonetsedwa mu Supplementary Movie 1.
Zotsatira za kuwonjezera kwa solute zidawunikiridwanso ndi zoyeserera za gawo la 2D, zomwe zidapereka chidziwitso chowonjezera pamapangidwe amitundu yosiyanasiyana kutsogolo kwa delamination ndikulola mwayi wofikira kutalika ndi masikelo anthawi kuposa zofananira za 3D kuti athe kuwerengera ma delamination kinetics.Pa mkuyu.Chithunzi 2 chikuwonetsa zithunzi za kayeseleledwe ka kuchotsedwa kwa aloyi yoyambira ya Ta15Ti85 kudzera mu Cu70Ti30 ndi Cu70Ag30 imasungunuka.Muzochitika zonsezi, kukula kwa kufalikira-kuphatikizana kumakhala kosakhazikika.M'malo olowerera vertically mu aloyi, nsonga za madzi ngalande kusuntha chaotically kumanzere ndi kumanja mu trajectories zovuta kwambiri pa ndondomeko kukula khola kuti amalimbikitsa zimangidwe zimagwirizana zomwe zimalimbikitsa mapangidwe topologically zokhudzana nyumba mu 3D danga (mkuyu. 1).Komabe, pali kusiyana kwakukulu pakati pa zowonjezera za Ti ndi Ag.Pakuti Cu70Ti30 Sungunulani (mkuyu. 2a), kugunda kwa njira ziwiri zamadzimadzi kumabweretsa kuphatikiza kwa mawonekedwe olimba-zamadzimadzi, zomwe zimatsogolera ku extrusion ya zomangira zolimba zomwe zimagwidwa ndi njira ziwiri kuchokera pamapangidwewo ndipo, pamapeto pake, kusungunuka. .M'malo mwake, chifukwa Cu70Ag30 Sungunulani (mkuyu. 2b), Ta kudzikuza pa mawonekedwe pakati olimba ndi madzi magawo kupewa coalescence chifukwa kuchepa Ta kutayikira mu Sungunulani.Zotsatira zake, kukanikiza kwa chomangira kutsogolo kwa delamination kumaponderezedwa, potero kumalimbikitsa mapangidwe olumikizana.N'zochititsa chidwi kuti chipwirikiti oscillatory kuyenda kwa madzi njira amalenga awiri azithunzi-thunzi dongosolo ndi mlingo wina wa mayikidwe pamene cutoff ndi kuponderezedwa (mkuyu. 2b).Komabe, kuyanjanitsa uku sikuli chifukwa cha kukula kokhazikika kwa mgwirizano.Mu 3D, kulowa kosakhazikika kumapanga mawonekedwe osagwirizana ndi coaxial ogwirizana (mkuyu 1b).
Zithunzi zoyeserera za gawo la 2D za Cu70Ti30 (a) ndi Cu70Ag30 (b) zimasungunukanso ku Ta15Ti85 alloy kuwonetsa kukula kosakhazikika kophatikizana.Zithunzi zosonyeza kuya kosiyana kochotsa zonyansa kuyeza kuchokera pomwe panali mawonekedwe olimba amadzi / amadzimadzi.Makanemawa akuwonetsa machitidwe osiyanasiyana a kugunda kwa mayendedwe amadzimadzi, zomwe zimapangitsa kuti zomangira zolimba zisungidwe ndikusungidwa kwa Cu70Ti30 ndi Cu70Ag30 zimasungunuka, motsatana.M'lifupi ankalamulira Cu70Ti30 ndi 1024 nm, Cu70Ag30 ndi 384 nm.Gulu lachikuda likuwonetsa ndende ya Ta, ndipo mitundu yosiyana imasiyanitsa pakati pa chigawo chamadzimadzi (buluu wakuda), aloyi yoyambira (buluu wowala), ndi mawonekedwe osapangidwa (pafupifupi ofiira).Makanema azithunzithunzizi akuwonetsedwa mu Mafilimu Owonjezera 2 ndi 3, omwe amawunikira njira zovuta zomwe zimadutsa mumayendedwe amadzimadzi pakukula kosakhazikika.
Zotsatira zina za 2D gawo lachiwonetsero chamunda zikuwonetsedwa mu Fig.3.Chithunzi cha kuya kwa delamination motsutsana ndi nthawi (kutsetsereka kofanana ndi V) mumkuyu.3a ikuwonetsa kuti kuwonjezera kwa Ti kapena Ag ku Cu kusungunuka kumachepetsa ma kinetics olekanitsa, monga momwe amayembekezera.Pa mkuyu.3b ikuwonetsa kuti kutsika uku kumachitika chifukwa cha kuchepa kwa ndende ya Ti mumadzimadzi mkati mwa gawo lomwe laperekedwa.Zikuwonetsanso kuti kuwonjezera kwa Ti(Ag) kumawonjezera (kuchepa) kuchuluka kwa Ti kumbali yamadzi ya mawonekedwe (\({c}_{{{{{{{\rm{Ti)))))"))) ))) ^{l \) ), zomwe zimatsogolera kutayikira kwa Ta, kuyeza ndi gawo la Ta kusungunuka mu sungunuka monga ntchito ya nthawi (mkuyu 3c), yomwe imawonjezera (kuchepa) ndi kuwonjezera kwa Ti (Ag) ).Chithunzi cha 3d chikuwonetsa kuti pazitsulo zonse ziwiri, gawo la voliyumu la zolimba limakhalabe pamwamba pa chigawo cha bicontinuous topologically related structure28,29,30.Pamene kuwonjezera Ti kusungunuka kumawonjezera kutuluka kwa Ta, kumapangitsanso kusungidwa kwa Ti mu chomangira cholimba chifukwa cha kufanana kwa gawo, potero kumawonjezera gawo la voliyumu kuti likhalebe logwirizana la dongosolo popanda zonyansa.Zowerengera zathu nthawi zambiri zimagwirizana ndi kuyeza koyeserera kwa gawo la voliyumu ya kutsogolo kwa delamination.
Kuyerekeza kwa gawo la gawo la aloyi ya Ta15Ti85 kumatsimikizira zotsatira zosiyanasiyana za zowonjezera za Ti ndi Ag ku Cu kusungunula pa kinetics yochotsa alloy yoyezedwa kuchokera pakuchotsa kuya kwa aloyi ngati ntchito ya nthawi (a), mbiri ya Ti mumadzimadzi Kuchotsa kwa aloyi kuzama kwa 400 nm (kuya koyipa kumakulitsa kusungunula kunja kwa kapangidwe ka aloyi (kutsogolo kwa aloyi kumanzere) b Ta kutayikira motsutsana ndi nthawi (c) ndi gawo lolimba pamapangidwe osapangidwa motsutsana ndi kusungunuka (d) Kuphatikizika kwa zinthu zina zowonjezera. mu Sungunulani akukonzekera pamodzi ndi abscissa (d) (Ti - mzere wobiriwira, Ag - wofiirira mzere ndi kuyesa).
Popeza kuthamanga kwa kutsogolo kumachepa ndi nthawi, kusinthika kwa morphology panthawi ya delamination kumasonyeza zotsatira za kuchepetsa kuthamanga kwa delamination.M'kafukufuku wam'mbuyomu wagawo, tidawona kukula kophatikizana kwa eutectic komwe kumapangitsa kuti pakhale zomangira zosamangika pakuchotsa Ta15Ti85 precursor alloy ndi kusungunuka kwa mkuwa koyera15.Komabe, maulendo ataliatali a gawo lomwelo kayeseleledwe ka gawo (onani Supplementary Movie 4) kuti pomwe liwiro lakutsogolo limakhala locheperako, kukula kophatikizana kumakhala kosakhazikika.Kusakhazikika kumaonekera mu lateral akugwedeza flakes, amene amalepheretsa mayikidwe awo ndipo, motero, amalimbikitsa mapangidwe topologically ogwirizana nyumba.Kusintha kuchokera ku kukula kokhazikika kupita ku kukula kosakhazikika kukuchitika pafupi ndi xi = 250 nm pamlingo wa 4.7 mm / s.M'malo mwake, lolingana delamination kuya xi wa Cu70Ti30 kusungunula ndi za 40 nm pa mlingo womwewo.Choncho, sitinathe kuona kusinthika koteroko pamene kuchotsa aloyi ndi Cu70Ti30 kusungunula (onani Supplementary Movie 3), chifukwa kuwonjezera 30% Ti kusungunuka kwambiri amachepetsa aloyi kuchotsa kinetics.Pomaliza, ngakhale kukula kophatikizana-kuphatikizana sikukhazikika chifukwa cha kuchedwetsa kwapang'onopang'ono, mtunda λ0 wa ma bond olimba kutsogolo kumatsatira \({\lambda }_{0}^{2}V=C\) lamulo loyima. kukula15,31 komwe C ndi nthawi zonse.
Kuti muyese zolosera za kayesedwe ka gawo, kuyesa kuchotsa alloy kunachitika ndi zitsanzo zazikulu komanso nthawi yayitali yochotsa alloy.Chithunzi 4a ndi chithunzi chowonetsera magawo ofunikira a dongosolo lomwe laperekedwa.Kuzama konse kwa delamination ndikofanana ndi xi, mtunda kuchokera kumalire oyambira olimba ndi amadzimadzi mpaka kutsogolo kwa delamination.hL ndi mtunda kuchokera ku mawonekedwe olimba amadzimadzi oyambira mpaka m'mphepete mwa dongosolo lomwe laperekedwa musanazime.HL yayikulu ikuwonetsa kutayikira kwamphamvu kwa Ta.Kuchokera pa chithunzi cha SEM chachitsanzo chomwe chaperekedwa, titha kuyeza kukula kwa hD yachinthu chomwe chaperekedwa tisanayike.Komabe, popeza kusungunuka kumalimbitsanso kutentha kwa chipinda, n'zotheka kusunga dongosolo loperekedwa popanda zomangira.Chifukwa chake, tidakhazikika kusungunula (gawo lolemera la mkuwa) kuti tipeze mawonekedwe osinthika ndikugwiritsa ntchito hC kuwerengera makulidwe a mawonekedwe osinthika.
chithunzi cha chisinthiko cha morphology pakuchotsa zonyansa ndikudziwitsa magawo a geometric: makulidwe a kutayikira kwa Ta hL, makulidwe a delaminated hD, makulidwe a cholumikizira hC.(b), (c) Kutsimikizira koyeserera kwa zotsatira zofananira za gawo la gawo kuyerekeza magawo a SEM ndi 3D etched morphology ya Ta15Ti85 aloyi yokonzedwa kuchokera ku Cu(b) koyera ndi Cu70Ag30 kusungunuka, kutulutsa ma topological bond okhala ndi mayunifolomu amtundu wa bond Kapangidwe (c), sikelo 10 µm.
Zigawo zopingasa za zida zomwe zaperekedwa zikuwonetsedwa mkuyu.4b, c imatsimikizira zotsatira zonenedweratu za kuwonjezera Ti ndi Ag ku Cu zimasungunuka pa morphology ndi kinetics ya alloy yoperekedwa.Pa mkuyu.Chithunzi 4b chikuwonetsa chigawo chakumunsi cha kudulidwa kwa SEM (kumanzere) kwa aloyi ya Ta15T85 yosakanikirana ndi kumizidwa mumkuwa woyenga kwa 10 s mpaka kuya kwa xi ~ 270 μm.Pa nthawi yoyesera yoyezera, yomwe ndi maulamuliro angapo okulirapo kuposa momwe amayesezera m'munda, kuthamanga kwa kutsogolo kuli pansi pa liwiro la 4.7 mm / s, pansi pomwe kukula kokhazikika kwa eutectic kumakhala kosakhazikika.Chifukwa chake, mawonekedwe omwe ali pamwamba pa peel kutsogolo akuyembekezeka kulumikizidwa kwathunthu.Asanalowe, gawo lochepa la alloy yoyambira lidasungunuka kwathunthu (hL = 20 μm), lomwe limalumikizidwa ndi kutulutsa kwa Ta (Table 1).Pambuyo pamakina opangidwa ndi mkuwa wolemera kwambiri (kumanja), kagawo kakang'ono kakang'ono ka aloyi (hC = 42 µm) kumatsalira, kusonyeza kuti zambiri zomwe zinaperekedwa zinataya umphumphu panthawi yojambula ndipo sizinali, monga momwe zimayembekezeredwa, zogwirizana ndi topologically ( Chithunzi 1a)., chithunzi chakumanja mumzere wachitatu).Pa mkuyu.4c ikuwonetsa gawo lonse la mtanda la SEM ndi zithunzi za 3D za etching ya aloyi ya Ta15Ti85 yochotsedwa ndi kumizidwa mu Cu70Ag30 kusungunuka kwa 10 s kuya kuya pafupifupi 200 µm.Popeza kuzama kwa peel kumanenedweratu kuti kuchulukirachulukira ndi \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\) kufalikira kwa kinetics (onani Supplementary Note 4) 15 16, Ndi kuwonjezera kwa 30% Ag ku Cu kusungunuka, kuchepa kwakuya kwa kulekanitsa kuchokera ku 270 μm mpaka 220 μm kumagwirizana ndi kuchepa kwa Peclet nambala p ndi 1.5.Pambuyo pakuphatikizidwa kwamankhwala kwa gawo lolemera la Cu/Ag (kumanja), gulu lonse lomwe laperekedwa limasungabe kukhulupirika kwadongosolo (hC = 200 µm), kuwonetsa kuti kwenikweni ndi gawo loloseredwa lopangidwa mopitilira muyeso (Chithunzi 1, chithunzi chakumanja) mzere wachiwiri ndi wathunthu. mzere wapansi).Miyezo yonse ya alloy yoyambira yomwe idaperekedwa ya Ta15T85 m'masungunuka osiyanasiyana akufotokozedwa mwachidule mu Table.1. Timaperekanso zotsatira za ma alloys osagwirizana a Ta10Ti90 m'malo osiyanasiyana osungunuka, kutsimikizira zomwe tapeza.Miyezo ya makulidwe a kutayikira kwa Ta adawonetsa kuti kapangidwe kamene kamasungunuka mu Cu70Ag30 melt (hL = 0 μm) ndi yaying'ono kuposa yomwe ili mu Cu sungunuka (hL = 20 μm).M'malo mwake, kuwonjezera kwa Ti kusungunuka kumasungunula zomangira zofooka kwambiri (hL = 190 μm).Kutsika kwa kusungunuka kwa kapangidwe kamene kamaperekedwa pakati pa Cu kusungunuka koyera (hL = 250 μm) ndi Cu70Ag30 kusungunula (hL = 150 μm) kumawonekera kwambiri mu ma alloys omwe adaperekedwa kutengera Ta10Ti90.
Kuti timvetse zotsatira za kusungunuka kosiyanasiyana, tinachita kafukufuku wowonjezereka wa zotsatira zoyesera mu Chithunzi 5 (onaninso Supplementary Data 1).Pa mkuyu.Zithunzi 5a-b amasonyeza kuyeza ndende magawidwe a zinthu zosiyanasiyana motsatira malangizo exfoliation mu exfoliation kuyesa koyera Cu kusungunula (mkuyu. 5a) ndi Cu70Ag30 kusungunula (mkuyu. 5b).Kuyika kwa zinthu zosiyanasiyana kumakonzedwa molingana ndi mtunda d kuchokera kutsogolo kwa delamination mpaka m'mphepete mwa delamination wosanjikiza mu binder yolimba ndi gawo lomwe linali lamadzimadzi (lolemera mu Cu kapena CuAg) panthawi ya delamination.Mosiyana ndi ECD, komwe kusungidwa kwa zinthu zosakanikirana kumatsimikiziridwa ndi kuchuluka kwa kulekana, mu LMD, ndende mu binder yolimba imatsimikiziridwa ndi mgwirizano wapakati pa thermodynamic pakati pa magawo olimba ndi amadzimadzi, motero, kukhalapo kwa zinthu zolimba ndi zamadzimadzi. magawo amadzimadzi.Zithunzi za Alloy State.Chifukwa cha kusungunuka kwa Ti kuchokera pazitsulo zoyambira, ndende ya Ti imachepa ndikuwonjezeka d kuchokera kutsogolo kwa delamination mpaka m'mphepete mwa delamination wosanjikiza.Chotsatira chake, chiwerengero cha Ta chinawonjezeka ndi kuwonjezeka kwa d pamodzi ndi mtolo, zomwe zinali zogwirizana ndi gawo la gawo loyerekeza (Supplementary Fig. 5).Kuchuluka kwa Ti mu Cu70Ag30 kusungunuka kumatsika kwambiri kuposa kusungunuka kwa Cu, komwe kumagwirizana ndi kuchotsera pang'onopang'ono alloy.The miyezo ndende profiles mu Mkuyu.5b imasonyezanso kuti chiŵerengero cha ndende ya Ag ndi Cu mumadzimadzi sichimasinthasintha mofanana ndi wosanjikiza wa alloy yomwe inaperekedwa, pamene muyeso wa gawo la gawoli linkaganiziridwa kuti ndilokhazikika muyeso la sungunuka monga ndi pseudo-element Cu70Ag30.Ngakhale kusiyana kwachulukidweku, gawo la gawo lagawo limagwira ntchito yayikulu pakuwonjezera Ag pakupondereza kutayikira kwa Ta.Mokwanira kachulukidwe chitsanzo cha ndende gradients zonse zinayi zomangira olimba ndi zamadzimadzi kumafuna zolondola kwambiri zinayi chigawochi chitsanzo cha TaTiCuAg gawo chithunzi, amene ali kupitirira kukula kwa ntchito imeneyi.
Miyezo yokhazikika kutengera mtunda d kuchokera kutsogolo kwa aloyi ya Ta15Ti85 mu (a) Cu yoyera yosungunuka ndi (b) Cu70Ag30 sungunuka.Kuyerekeza gawo la voliyumu yoyezedwa ya zolimba ρ(d) za zomwe zaperekedwa (mzere wokhazikika) ndi zolosera zam'malingaliro zofananira ndi equation popanda kutayikira Ta (mzere woduka).(1) (c) Kukulitsa kulosera kwa equation.(1) Equation yokonzedwa kutsogolo kwa delamination.(2) Ndiko kuti, Ta leak amaganiziridwa.Yezerani m'lifupi mwake λw ndi mtunda λs (d).Zolemba zolakwika zikuyimira kupatuka kokhazikika.
Pa mkuyu.5c imayerekezera gawo la voliyumu yoyezedwa ya zolimba ρ(d) (mzere wokhazikika) wa Cu ndi Cu70Ag30 woperekedwa kuchokera ku sungunuka ndi kulosera kwanthanthi (mzere wodukidwa) wopezedwa pakusunga anthu ambiri pogwiritsa ntchito miyeso ya Ta mu chomangira cholimba \({{ c }_ {Ta}^{s}(d)\) (Mkuyu 5a,b) ndikunyalanyaza kutayikira kwa Ta ndi kunyamula Ta pakati pa zomangira ndi kuya kosiyana kolekanitsa.Ngati Ta asintha kuchoka ku cholimba kupita kumadzi, zonse za Ta zomwe zili muzitsulo zoyambira ziyenera kugawidwanso kukhala zomangira zolimba.Chifukwa chake, mu gawo lililonse la mawonekedwe akutali potengera kuchotsedwa kwa aloyi, kusungidwa kwa misa kumatanthauza kuti \({c}_{Ta}^{s}(d){S}_{s}(d) )={c}_ {Ta}^{0}(d){S}_{t}\), kumene \({c}_{Ta}^{s}(d)\) ndi \({c }_{Ta }^ {0}\) ndi ma concentration a Ta pa malo d mu binder ndi matrix alloy, motsatana, ndipo Ss(d) ndi St ndi madera opingasa a hard binder ndi dera lonse lakutali, motsatana.Izi zimalosera kuchuluka kwa gawo la zolimba mu gawo lakutali.
Izi zitha kugwiritsidwa ntchito mosavuta pamapangidwe a Cu70Ag30 omwe amasungunuka pogwiritsa ntchito \({c}_{Ta}^{s}(d)\)) ma curve olingana ndi mzere wabuluu.Zoneneratu izi ndizowonjezera pa Mkuyu 5c kusonyeza kuti kunyalanyaza kutayikira kwa Ta ndikosokonekera bwino pakugawa magawo a voliyumu.Kusungidwa kopanda kutayikira kumaneneratu kutsika kwapang'onopang'ono kwa gawo la voliyumu ndikuwonjezeka d, komwe kumawonedwa bwino mu Cu70 amasungunuka, koma osati mu Cu70Ag30 amasungunuka, pomwe ρ(d) ali ndi zochepa.Kuphatikiza apo, izi zimabweretsa kuchulukirachulukira kwakukulu kwa magawo a voliyumu pamagawo olekanitsa onse amasungunuka.Pazoyezera zazing'ono kwambiri d ≈ 10 µm, zonenedweratu za ρ pazosungunuka zonse zimapitilira 0.5, pomwe zoyezera ρ pa Cu ndi Cu70Ag30 zimasungunuka ndizokwera pang'ono kuposa 0.3 ndi 0.4, motsatana.
Kuti titsindike gawo lalikulu la kutayikira kwa Ta, tikuwonetsa kuti kusiyana kwachulukidwe pakati pa zoyezera ndi zonenedweratu za ρ pafupi ndi kutsogolo kwa kuwonongeka kumatha kuthetsedwa pokonzanso zolosera zathu zamalingaliro kuti ziphatikizepo kutayikiraku.Kuti izi zitheke, tiyeni tiwerenge chiwerengero chonse cha ma atomu a Ta omwe akuyenda kuchokera ku cholimba kupita kumadzi pamene chowola kutsogolo chikuyenda patali Δxi = vΔt mu nthawi ya Δt Δxi = vΔt, pamene \ (v={\ dot{x) )) _{i }( t )\) - delamination rate, kuya ndi nthawi zitha kutengedwa kuchokera ku ubale wodziwika \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t } \) kukhumudwa.Lamulo lakumaloko la kusungirako unyinji pamalo olekanitsa (d ≈ 0) ndi loti ΔN = DlglΔtSl/va, pomwe gl ndi gradient ya Ta maatomu amadzimadzi, va ndi voliyumu ya atomiki yolingana ndi kuchuluka komwe kumatanthauzidwa ngati kagawo ka atomiki, ndi Sl = St - Ss ndi gawo lapakati pa njira yamadzimadzi kutsogolo kwa delamination.Concentrate gradient gl ikhoza kuwerengedwa poganiza kuti kuchuluka kwa ma atomu a Ta kuli ndi mtengo wokhazikika \({c}_{Ta}^{l}\) pa mawonekedwe ndipo ndi wocheperako pakusungunuka kunja kwa wosanjikiza wotuluka, womwe amapereka \( {g}_ {l}={c}_{Ta}^{l}/{x}_{i}\) Kotero, \({{\Delta}}}N=({{\ Delta} {x}_{i} {S}_{l}/{v}_{a}){c}_{Ta}^{l}/(2p)\).Kutsogolo kukakhala patali Δxi, gawo lolimba limakhala lofanana ndi chiwerengero chonse cha ma atomu a Ta ochotsedwa pa aloyi yoyambira, \({{\Delta}}{x}_{i}{S}_{t} { c }_{Ta}^ {0}/{v}_{a}\), ku chiwerengero cha ma atomu a Ta omwe akuwukhira mumadzimadzi, ΔN, ndi kuphatikizidwa mu binder yolimba\({{\Delta} } {x}_{i}{S}_{s {c}_{Ta}^{s}/{v}_{a}\).Equation iyi, pamodzi ndi mawu omwe ali pamwambawa a ΔN ndi maubwenzi St = Ss + Sl ndi magawo kutsogolo kwa delamination.
Pakutha kwa ziro kusungunuka kwa ma atomu a Ta, komwe kumachepetsa kuneneratu koyambirira kwa kusatulutsa kutayikira, \(\rho ={c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s} \) chamadzi ( \({c }_{Ta}^{l}=0\)).Kugwiritsa ntchito ma values ​​\ ({c}_{Ta}^{l}\za 0.03\) kuchokera ku miyeso yoyesera (yosawonetsedwa mumkuyu 5a, b) ndi manambala a Peclet p ≈ 0.26 ndi p ≈ 0.17 ndi zolimbitsa thupi \ ( {c}_{Ta}^{s}\ pafupifupi 0.3\) ndi \({c}_{Ta}^{s}\ pafupifupi 0.25\) za Cu ndi Cu70Ag30 zimasungunuka, motsatana , timapeza mtengo woloseredwa wa kusungunuka, ρ ≈ 0,38 ndi ρ ≈ 0,39.Zoloserazi zimagwirizana bwino kwambiri ndi miyeso.Zina zonse (zonenedweratu 0.38 vs. zoyezedwa 0.32 pa Cu kusungunuka koyera ndi 0.39 zonenedweratu ndi zoyezera 0.43 za Cu70Ag30 kusungunuka) zikhoza kufotokozedwa ndi kusatsimikizika kwakukulu kwa kuchuluka kwa Ta m'zamadzimadzi (\( {c }_{Ta }^ {l}\ pafupifupi 0.03\)), yomwe ikuyembekezeka kukhala yokulirapo pang'ono pakusungunuka kwa mkuwa koyera.
Ngakhale kuti zoyeserera zomwe zachitika pano zidachitidwa pa ma alloys oyambira ndi zinthu zosungunuka, tikuyembekeza kuti zotsatira za kafukufukuyu zithandizira kupeza ma equation.(2) Kugwiritsidwa ntchito kwakukulu kwa machitidwe ena a doping a LMD ndi njira zina zofananira monga Solid State Impurity Removal (SSD).Mpaka pano, chikoka cha kutayikira kwa zinthu zosasinthika pamapangidwe a LMD sichinalandiridwe kwathunthu.Izi makamaka chifukwa chakuti zotsatira zake sizofunika kwambiri mu ECDD, ndipo mpaka pano zakhala zikuganiziridwa kuti NMD ndi yofanana ndi REC.Komabe, kusiyana kwakukulu pakati pa ECD ndi LMD ndikuti mu LMD kusungunuka kwa zinthu zosasunthika muzamadzimadzi kumawonjezeka kwambiri chifukwa cha kuchuluka kwa zinthu zosakanikirana kumbali yamadzimadzi (\({c}_{Ti} ^{ l}\)), zomwe zimawonjezera kuchuluka kwa zinthu zosasinthika (\({c}_{Ta}^{l}\))) kumbali yamadzimadzi ya mawonekedwe ndikuchepetsa gawo la voliyumu yomwe idanenedweratu ndi equation yolimba. .(2) Kusintha kumeneku ndi chifukwa chakuti mawonekedwe olimba amadzimadzi panthawi ya LMD ali mumtundu wa thermodynamic equilibrium, kotero apamwamba \({c}_{Ti}^{l}\) amathandiza kusintha \({c} _ {Ta} ^{l}\ Mofananamo, mkulu \({c}_{Ti}^{s}\) amalola Cu kuphatikizidwa muzitsulo zolimba, ndipo kuchuluka kwa Cu olimba mu zomangirazi kumasiyana kuchokera ku 10% pang'onopang'ono. kutsika kwa zikhalidwe sikungatheke m'mphepete mwa gawo laling'ono lomwe laperekedwa (Supplementary Fig. 6) Mosiyana ndi izi, kuchotsedwa kwa electrochemical kwa Ag kuchokera ku AgAu alloys ndi ECD ndikuchita kosagwirizana komwe sikumawonjezera kusungunuka kwa Au mu Kuphatikiza pa LMD, tikuyembekezanso kuti zotsatira zathu zikugwiritsidwa ntchito pamayendedwe olimba, pomwe malire olimba akuyembekezeka kusunga mgwirizano wa thermodynamic wapakati panthawi yochotsa alloy. za zolimba mu gawo lomwe laperekedwa la dongosolo la SSD lidawonedwa, kutanthauza ine, kuti panthawi ya nthumwi pali kusungunuka kwa ligament yolimba, yolumikizidwa ndi kutayikira kwa zinthu zosasinthika.
Ndipo equation.(2) Pofuna kuneneratu kuchepa kwakukulu kwa gawo lolimba kutsogolo kwa alloy kuchotsa chifukwa cha kutayikira kwa Ta, m'pofunikanso kuganizira za kayendetsedwe ka Ta m'chigawo chochotsa alloy kuti timvetse kugawa kagawo kolimba mu gawo lonse. aloyi kuchotsa wosanjikiza, amene n'zogwirizana ndi koyera mkuwa ndi Cu70Ag30 kusungunula.Pakuti Cu70Ag30 Sungunulani (wofiira mzere mkuyu. 5c), ρ(d) ali osachepera pafupifupi theka la wosanjikiza nthumwi.Izi zochepa ndi chifukwa chakuti chiwerengero chonse cha Ta chomwe chili mu chomangira cholimba pafupi ndi m'mphepete mwa gawo lomwe mwapatsidwa ndi chachikulu kuposa alloy yoyambira.Ndiko kuti, kwa d ≈ 230 μm \({S}_{s}(d){c}_{Ta}^{s}(d)\, > \,{S}_{t}{c} _ { Ta}^{0}\), kapena kufanana kwathunthu, kuyeza ρ(d) = Ss(d)/St ≈ 0.35 ndikwambiri kuposa momwe equation imaneneratu.(1) Palibe kutayikira\({c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s}(d)\approx. 0.2\).Izi zikutanthauza kuti mbali ya Ta yothawa imatengedwa kuchokera kutsogolo kolekanitsa kupita kudera lakutali ndi kutsogoloku, kufalikira mumadzimadzi ndi m'mphepete mwa mawonekedwe olimba-zamadzimadzi, kumene imayikidwanso.
Kuyikanso kumeneku kumakhala ndi zotsatira zotsutsana ndi kutayikira kwa Ta kuti alemeretse zomangira zolimba za Ta, ndipo kugawa kagawo kolimba kumatha kufotokozedwa momveka bwino ngati kutayikira kwa Ta ndikuyikanso.Pakusungunuka kwa Cu70Ag30, kuchuluka kwa Ag mumadzimadzi kumawonjezeka ndikuwonjezeka d (mzere wamadontho wofiirira mumkuyu. .Izi zimasunga gawo lolimba kwambiri kuti lipewe kugawikana chifukwa cha kusokonekera kwa chomangira cholimba, zomwe zikufotokozera chifukwa chomwe zida zomwe zaperekedwa mu Cu70Ag30 zimasungunuka zimasunga kukhulupirika pambuyo pokhazikika.Mosiyana ndi zimenezi, mkuwa weniweni umasungunuka, kutayikira ndi kubwezeretsedwa kumangotsala pang'ono kuchotsedwa, zomwe zimapangitsa kuchepa kwapang'onopang'ono kwa zolimba pansi pa gawo la magawo ambiri omwe apatsidwa, ndikusiya gawo lochepa kwambiri lomwe limasunga umphumphu pafupi ndi malire a delegated layer.(Mkuyu 4b, Gulu 1).
Pakadali pano, kuwunika kwathu kwayang'ana kwambiri kufotokozera zamphamvu za kutayikira kwa zinthu zosakanikirana munjira yosokonekera pagawo lolimba komanso ma topology azinthu zomwe zaperekedwa.Tiyeni tsopano titembenukire ku zotsatira za kutayikira kumeneku pakuwomba kwa bicontinuum mkati mwa gawo lomwe laperekedwa, lomwe nthawi zambiri limapezeka pa LMD chifukwa cha kutentha kwambiri.Izi ndizosiyana ndi ECD pomwe kuwomba kumakhala kulibe panthawi yochotsa alloy, koma kumatha kuyambitsidwa ndi kutentha kwapamwamba pambuyo pochotsa alloy.Pakalipano, kugwedezeka panthawi ya LMD kwasinthidwa poganiza kuti kumachitika chifukwa cha kufalikira kwa zinthu zosasunthika pambali pa mawonekedwe olimba amadzimadzi, ofanana ndi kufalikira kwapakatikati-kuphatikizana kwa ma annealed nanoporous ECD.Chifukwa chake, kukula kwa ma bond kumapangidwa pogwiritsa ntchito malamulo okhazikika akukula kwa capillary.
kumene tc ndi nthawi yokulirapo, yomwe imatanthauzidwa ngati nthawi inadutsa pambuyo podutsa kutsogolo kwa delamination pakuzama xi mkati mwa delamination wosanjikiza (pomwe λ ili ndi mtengo woyamba wa λ00) mpaka kumapeto kwa kuyesa kwa delamination, ndi makulitsidwe index n = 4 imagawaniza pamwamba.Eq iyenera kugwiritsidwa ntchito mosamala.(3) Tanthauzirani miyeso ya λ ndi mtunda d kwa kapangidwe komaliza popanda zonyansa kumapeto kwa kuyesa.Izi zili choncho chifukwa dera lomwe lili pafupi ndi m'mphepete mwa gawo lomwe laperekedwa limatenga nthawi yayitali kuti likulitse kuposa dera lomwe lili pafupi ndi kutsogolo.Izi zitha kuchitika ndi ma equation owonjezera.(3) Kulumikizana ndi tc ndi d.Ubalewu ukhoza kupezeka mosavuta podziwiratu kuya kwa kuchotsedwa kwa alloy monga ntchito ya nthawi, \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\), zomwe zimapereka tc(d) = te − tf(d), pamene te ndi nthawi ya kuyesa konse, \({t}_{f}(d)={(\sqrt{4p{D}_{l}) {t}_{e } }-d)}^{2}/(4p{D}_{l})\) ndi nthawi yoti kutsogolo kufikire kuya kofanana ndi kuya komaliza kuchotsa d.Lumikizani mawu awa kwa tc(d) mu equation.(3) Fotokozerani λ(d) (onani mfundo yowonjezera 5).
Kuti tiyese ulosiwu, tidayezera m'lifupi ndi mtunda wa pakati pa mitolo pamipando yodukizadukiza ya zinthu zomwe zaperekedwa zomwe zawonetsedwa mu Supplementary Figure 9 kuti Cu ndi Cu70Ag30 zimasungunuka.Kuchokera pamizere yoyang'ana molunjika kupita ku delamination mtunda wosiyana d kuchokera kutsogolo kwa delamination, tinapeza m'lifupi mwake λw(d) wa Ta-rich mitolo ndi mtunda wapakati λs(d) pakati pa mitolo.Miyezo iyi ikuwonetsedwa mkuyu.5d ndikuyerekeza ndi zolosera za equation.(3) mu Supplementary Fig. 10 pamitundu yosiyanasiyana ya n.Kuyerekeza kukuwonetsa kuti index yofalikira ya n = 4 imapereka maulosi olakwika.Kuneneratu uku sikunasinthidwe kwambiri posankha n = 3 pakuwotcha kwa capillary coarsening, komwe munthu angayembekezere kupereka kokwanira bwino chifukwa cha kutuluka kwa Ta mumadzimadzi.
Kusiyana kochulukiraku pakati pa chiphunzitso ndi kuyesa sizodabwitsa, popeza Eq.(3) limafotokoza capillary coarsening pa mlingo wokhazikika voliyumu ρ, pamene LMD zolimba kachigawo ρ si nthawi zonse.ρ amasintha pang'onopang'ono mkati mwa wosanjikiza wochotsedwa kumapeto kwa kuchotsedwa kwa aloyi, monga momwe tawonetsera mkuyu.5 c.ρ imasinthanso ndi nthawi yochotsa zonyansa pakuya kochotsa kokhazikika, kuchokera pamtengo wochotsa kutsogolo (omwe amakhala pafupifupi nthawi zonse ndipo motero osadalira tf ndi d) kupita kumtengo woyezedwa wa ρ(d) wowonetsedwa mumkuyu. 5c yolingana ndi nthawi yomaliza.Kuchokera mkuyu.3d, zitha kuyerekezedwa kuti zowola zakutsogolo zili pafupifupi 0,4 ndi 0,35 pa AgCu ndi Cu yoyera imasungunuka, motsatana, zomwe nthawi zonse zimakhala zapamwamba kuposa mtengo womaliza wa ρ pa nthawi te.Ndikofunika kuzindikira kuti kuchepa kwa ρ ndi nthawi pa d yokhazikika ndi zotsatira za kukhalapo kwa chigawo cha miscible element (Ti) mumadzimadzi.Popeza kuchuluka kwa Ti muzamadzimadzi kumachepa ndi kuchuluka kwa d, kuphatikizika kwa Ti mu zolimba kumakhalanso kuchepa kwa d, komwe kumayambitsa kusungunuka kwa Ti kuchokera ku zomangira zolimba komanso kuchepa kwa gawo lolimba pakapita nthawi.Kusintha kwakanthawi kwa ρ kumakhudzidwanso ndi kutayikira ndi kukhazikitsidwanso kwa Ta.Chifukwa chake, chifukwa chazowonjezera za kusungunuka ndi kubwezeretsanso, tikuyembekeza kuti kuphulika pa nthawi ya LMD, monga lamulo, kudzachitika pazigawo zosagwirizana, zomwe zidzatsogolera kusinthika kwapangidwe kuwonjezera pa capillary coarsening, komanso chifukwa cha kufalikira mu zakumwa osati m'malire olimba-zamadzimadzi.
Equation mfundo.(3) Kuchuluka kwa mgwirizano ndi miyeso ya malo a 3 ≤ n ≤ 4 sikuwerengedwera (Supplementary Fig. 10), kutanthauza kuti kusungunuka ndi kubwezeretsanso osati chifukwa cha kuchepetsa mawonekedwe kumagwira ntchito yaikulu pakuyesa kwamakono.Pa kukomoka kwa capillary, λw ndi λs akuyembekezeka kukhala ndi kudalira kofanana pa d, pomwe chithunzi 5d chikuwonetsa kuti λs amawonjezeka ndi d mwachangu kwambiri kuposa λw pa Cu ndi Cu70Ag30 zosungunuka.Ngakhale kuti chiphunzitso cha coarsening chomwe chimaganizira za kusungunuka ndi kubwezeretsanso chiyenera kuganiziridwa kuti chifotokoze miyesoyi mochulukira, kusiyana kumeneku kumayembekezeredwa bwino, popeza kutha kwathunthu kwa zomangira zing'onozing'ono kumathandizira kuwonjezeka kwa mtunda pakati pa zomangirazo.Kuphatikiza apo, λs za Cu70Ag30 zimasungunuka zimafika pamtengo wake waukulu m'mphepete mwa wosanjikiza popanda aloyi, koma mfundo yakuti λs ya mkuwa wangwiro imasungunuka ikupitirizabe kuwonjezeka monotonically ikhoza kufotokozedwa ndi kuwonjezeka kwa ndende ya Ag mumadzimadzi, kumene. d amagwiritsidwa ntchito kufotokoza ρ(d) mu Mkuyu 5c khalidwe nonmonotonic.Kuchulukitsa ndende ya Ag ndi kuchuluka kwa d kumachepetsa kutayikira kwa Ta ndi kusungunuka kwa binder, zomwe zimabweretsa kuchepa kwa λs pambuyo pofika pamtengo wokwera.
Pomaliza, zindikirani kuti maphunziro apakompyuta a capillary coarsening pagawo la voliyumu nthawi zonse akuwonetsa kuti gawo la voliyumu likagwera pansi pamlingo wa pafupifupi 0.329.30, zidutswa zake zimagawika panthawi yokulira.M'malo mwake, gawoli likhoza kukhala lotsika pang'ono chifukwa kugawikana ndi kuchepetsedwa kwamtundu umodzi kumachitika pamlingo wanthawi yofananira kapena kupitilira nthawi yonse yochotsa aloyi pakuyesaku.Mfundo yakuti zigawo zomwe zaperekedwa mu Cu70Ag30 zimasungunuka zimasunga kukhulupirika kwawo ngakhale kuti ρ(d) ili pansi pang'ono pa 0.3 pa avareji ya d imasonyeza kuti kugawanika, ngati kulipo, kumachitika pang'ono chabe.Kuchepa kwa magawo a voliyumu pakugawikana kungadalirenso kusungunuka ndi kuyambiranso.
Phunziroli lili ndi mfundo ziwiri zazikulu.Choyamba, komanso makamaka, topology yazinthu zomwe zaperekedwa zopangidwa ndi LMD zitha kuwongoleredwa posankha kusungunuka.Posankha kusungunula kuti muchepetse kusungunuka kwa chinthu chosasinthika A cha AXB1-X maziko a aloyi mu sungunula, ngakhale zochepa, mawonekedwe operekedwa kwambiri amatha kupangidwa omwe amasunga mgwirizano wake ngakhale pamiyeso yotsika ya chinthu chapansi X ndi kukhulupirika kwamapangidwe. .Poyamba zinkadziwika kuti izi zinali zotheka kwa ECD25, koma osati LMD.Mapeto achiwiri, omwe ali ofunikira kwambiri, ndichifukwa chake mu LMD kukhulupirika kwapangidwe kumatha kusungidwa mwakusintha sing'anga yogawa, yomwe ili yosangalatsa payokha ndipo imatha kufotokozera zomwe TaTi alloy yathu imasungunuka mu Cu ndi CuAg. makamaka kumveketsa zofunikira, kusiyana komwe kunali kocheperako pakati pa ECD ndi LMD.
Mu ECD, kugwirizana kwa kamangidwe kameneka kumasungidwa mwa kusunga chiwopsezo chochotsa zonyansa pamlingo wochepa X, womwe umakhalabe nthawi zonse kwa mphamvu yoyendetsa galimoto, yaying'ono yokwanira kusunga chinthu chokwanira cha miscible B mu binder yolimba panthawi yochotsa zonyansa kuti zisungidwe. zolimba voliyumu.gawo la ρ ndi lalikulu mokwanira kuteteza kugawikana25.Mu LMD, kuchuluka kwa alloy kuchotsa \(d{x}_{i}(t)/dt=\sqrt{p{D}_{l}/t}\) kumachepa ndi nthawi chifukwa cha diffusion limited kinetics.Choncho, mosasamala kanthu za mtundu wa Sungunulani womwe umakhudza kokha Peclet nambala p, mlingo wa delamination mwamsanga umafika pamtengo wocheperako kuti ukhalebe wokwanira wa B mu binder yolimba, yomwe ikuwonekera mwachindunji kuti ρ pa delamination kutsogolo kumakhala kofanana ndi nthawi.Zoona komanso pamwamba pa kugawikana.Monga momwe zimasonyezedwera ndi kayesedwe ka gawo la gawo, mlingo wa peel umafikanso mwamsanga pamtengo wochepa kwambiri kuti usokoneze kukula kwa mgwirizano wa eutectic, potero kuthandizira kupanga mapangidwe opangidwa ndi topologically chifukwa cha lateral rocking motion ya lamellae.Chifukwa chake, kusiyana kwakukulu pakati pa ECD ndi LMD kuli pakusinthika kwa kutsogolo kwa delamination kudzera mumpangidwe wamkati wa wosanjikiza pambuyo pogawanika ndi ρ, osati kuchuluka kwa delamination.
Mu ECD, ρ ndi kulumikizidwa kumakhalabe kosasintha pagawo lakutali.Mu LMD, mosiyana, zonse zimasiyana mkati mwa wosanjikiza, zomwe zikuwonetsedwa bwino mu kafukufukuyu, zomwe zikuwonetsa kuchuluka kwa ma atomiki ndi kugawa kwa ρ pakuzama kwazinthu zomwe zaperekedwa zopangidwa ndi LMD.Pali zifukwa ziwiri zosinthira izi.Choyamba, ngakhale paziro zosungunula malire A, chigawo cha B mumadzimadzi, chomwe sichipezeka mu DZE, chimapangitsa kuti chigawo A muzitsulo zolimba, zomwe zimakhala zofanana ndi mankhwala ndi madzi.The gradient A, nayenso, imapangitsa gradient ρ mkati mwa wosanjikiza popanda zonyansa.Chachiwiri, kutayikira kwa A mumadzimadzi chifukwa chosasungunuka kwa ziro kumapangitsanso kusintha kwa malo a ρ mkati mwa wosanjikizawu, ndi kusungunuka kwapang'onopang'ono kumathandizira kuti ρ akhale wokwera komanso wofanana kwambiri kuti asunge kulumikizana.
Pomaliza, kusinthika kwa kukula kwa chomangira ndi kulumikizana mkati mwa gawo lomwe laperekedwa panthawi ya LMD ndizovuta kwambiri kuposa kufalikira kwapang'onopang'ono kwa capillary pagawo lokhazikika la voliyumu, monga momwe zimaganiziridwa kale ndi fanizo ndikumangika kwa ma nanoporous ECD.Monga tawonera apa, kukopa kwa LMD kumachitika mugawo lolimba losiyanasiyana ndipo nthawi zambiri limatengera kusamutsidwa kwa A ndi B mumadzi amadzimadzi kuchokera kutsogolo kwa delamination kupita m'mphepete mwa wosanjikiza.Malamulo owonjezera a capillary coarsening wocheperako chifukwa cha kuchuluka kwa madzi kapena kufalikira kwamadzi ambiri sangawerengere kusintha kwa m'lifupi ndi mtunda wa pakati pa mitolo mkati mwa gawo lomwe laperekedwa, poganiza kuti zoyendera za A ndi B zomwe zimagwirizanitsidwa ndi kuchuluka kwa madzimadzi zimagwira ntchito zofanana kapena zofanana.Chofunika kwambiri kuposa kuchepetsa gawo la mawonekedwe.Kupangidwa kwa chiphunzitso choganizira zosonkhezera zosiyanasiyanazi ndi chiyembekezo chofunikira chamtsogolo.
Titanium-tantalum binary alloys adagulidwa kuchokera ku Arcast, Inc (Oxford, Maine) pogwiritsa ntchito magetsi opangira 45 kW Ambrell Ekoheat ES ndi crucible yamkuwa yozizidwa ndi madzi.Pambuyo pakuwotcha kangapo, aloyi iliyonse idatsekedwa kwa maola 8 pa kutentha mkati mwa 200 ° C. ya malo osungunuka kuti akwaniritse homogenization ndi kukula kwambewu.Zitsanzo zodulidwa kuchokera ku master ingot iyi zidalumikizidwa ndi mawaya a Ta ndikuimitsidwa pa mkono wa robotiki.Kusambira kwazitsulo kunakonzedwa ndi kutentha kosakaniza kwa 40 g Cu (McMaster Carr, 99.99%) ndi Ag (Kurt J. Lesker, 99.95%) kapena Ti tinthu tating'onoting'ono tamphamvu pogwiritsa ntchito 4 kW Ameritherm Easyheat induction heat system mpaka kutha kwathunthu.mabafa.kwathunthu mkangano kusungunula.Chepetsani mphamvu ndikusiya kusamba kugwedezeka ndikufanana kwa theka la ola pa kutentha kwa 1240 ° C.Ndiye mkono wa robotiki umatsitsidwa, chitsanzocho chimamizidwa mu kusamba kwa nthawi yokonzedweratu ndikuchotsedwa kuti uzizizira.Kutentha konse kwa alloy billet ndi LMD kunkachitika mumlengalenga wa chiyero cha argon (99.999%).Pambuyo pochotsa aloyi, magawo a mtanda wa zitsanzo adapukutidwa ndikuwunikiridwa pogwiritsa ntchito ma microscope ndi kusanthula ma electron microscopy (SEM, JEOL JSM-6700F).Kusanthula kwa Elemental kunachitika ndi mphamvu dispersive X-ray spectroscopy (EDS) mu SEM.Mawonekedwe ang'onoang'ono amitundu itatu a zitsanzo zomwe adatumizidwa adawonedwa ndikusungunula gawo lolimba la mkuwa mu 35% nitric acid solution (analytical grade, Fluka).
Kuyerekezera kunachitika pogwiritsa ntchito chitsanzo chomwe chinapangidwa kale cha gawo la gawo la ternary alloy15.Chitsanzochi chikugwirizana ndi kusinthika kwa gawo la gawo ϕ, lomwe limasiyanitsa pakati pa magawo olimba ndi amadzimadzi, ku gawo la ndende ci la zinthu zosakaniza.Mphamvu zonse zaulere zadongosolo zimawonetsedwa ngati
pomwe f(φ) ndi mphamvu yotchinga pawiri yokhala ndi minima pa φ = 1 ndi φ = 0 yolingana ndi zolimba ndi zamadzimadzi, motsatana, ndi fc(φ, c1, c2, c3) ndikuthandizira kwamankhwala ku ufulu wa voliyumu kufotokoza kuchuluka kwa mphamvu Thermodynamic properties alloy.Kuti tiyerekeze kusungunula koyera Cu kapena CuTi kusungunula mu ma aloyi a TaTi, timagwiritsa ntchito mawonekedwe omwewo fc(φ, c1, c2, c3) ndi magawo monga momwe tafotokozera.15. Kuti tichotse ma alloys a TaTi okhala ndi CuAg melts, tafewetsa dongosolo la quaternary (CuAg) TaTi ku dongosolo logwira ntchito la ternary lomwe lili ndi magawo osiyanasiyana malinga ndi kuchuluka kwa Ag, monga tafotokozera mu Supplementary Note 2. Kusintha kwachisinthiko kwa gawo la gawo ndi gawo gawo la ndende linapezedwa mu mawonekedwe osinthika mu mawonekedwe
Pomwe \({M}_{ij}={M}_{l}(1-\phi){c}_{i}\left({\delta}_{ij}-{c}_{j} \ kumanja)\) ndi matrix oyenda atomiki, ndipo Lϕ amalamulira kinetics ya cholumikizira cha atomiki pa mawonekedwe olimba-zamadzimadzi.
Deta yoyesera yochirikiza zotsatira za kafukufukuyu ingapezeke mu fayilo ya data yowonjezera.Magawo oyerekeza amaperekedwa muzowonjezera.Deta yonse imapezekanso kuchokera kwa olemba omwe afunsidwa.
Wittstock A., Zelasek W., Biner J., Friend SM ndi Baumer M. Nanoporous golide zothandizira pa kutentha kwapang'onopang'ono kusankha gas-phase oxidative coupling methanol.Sayansi 327, 319-322 (2010).
Zugic, B. et al.Kuphatikizanso kwamphamvu kumatsimikizira zochitika za nanoporous gold-silver alloy catalysts.National alma mater.16, 558 (2017).
Zeis, R., Mathur, A., Fritz, G., Lee, J. , Erlebacher, J. Platinamu-wokutidwa ndi golide wa nanoporous: otsika otsika pt kutsitsa electrocatalyst yama cell amafuta a PEM.Journal #165, 65-72 (2007).
Snyder, J., Fujita, T., Chen, MW ndi Erlebacher, J. Oxygen kuchepetsa mu nanoporous metal-ion liquid composite electrocatalysts.National alma mater.9, 904 (2010).
Lang, X., Hirata, A., Fujita, T. ndi Chen, M. Nanoporous hybrid metal/oxide electrodes for electrochemical supercapacitors.National nanotechnology.6, 232 (2011).
Kim, JW et al.Kukhathamiritsa kwa maphatikizidwe a niobium ndi zitsulo zosungunuka kuti apange ma porous ma capacitor a electrolytic.Journal.84, 497-505 (2015).
Bringa, EM etc. Kodi zida za nanoporous zimagonjetsedwa ndi ma radiation?Nanolet.12, 3351-3355 (2011).