Preparation of Metal Films Containing Nano-Size Channels

含有纳米尺寸通道的金属薄膜的制备

基本信息

  • 批准号:
    13650713
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.28万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2001 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Metallic films prepared by consolidation of ultra-fine particles may contain nano-size pores and channels along the grain boundaries, and they are expected for the application to metallic nano-filters or catalytic materials. In order to prepare the metallic films containing nano-size channels, low-density nanocrysatlline (n-) Au films were prepared by applying the gas-deposition method. The density of n-Au films prepared was about 93 〜 98 % of the bulk Au density and the mean grain size about 10 〜 20 nm. Some of the n-Au films showed gas-permeability of about 10^<-11> mol m/(Pa m^2 s) for helium gas at room temperature, that is larger by mare than two order than those of the plastic films such as the natural rubber. Pore-like dimples with the diameter of 〜 20 nm were found in the STM surface images of n-Au films with the high gas-permeability. The gas-permeability of the n-Au films was decreased in proportional to the square root of the molecular weight of gas. These observations suggest that the gas-permeability of the present n-Au films is due to the channels with the diameter of 〜 20 nm and the area fraction of 〜 1%, where the gas atoms are assumed to permeate the n-Au films as a molecular flow. Further, the n-Au films with the relative density of 〜 95 % showed a high thermal stability, i.e. the mean grain size remained to be about 40 nm after the annealing at 1200 K for 1.8 ks. It suggests that the nano-channels or pores in the specimens play an important role on the high-thermal stability of the present n-Au films
通过超细颗粒固结制备的金属薄膜可能在晶界上含有纳米尺寸的孔和通道,它们有望应用于金属纳米过滤器或催化材料,以制备含有纳米尺寸的金属薄膜。采用气相沉积法制备了低密度纳米晶(n-)Au薄膜,所制备的n-Au薄膜的密度约为Au体积密度和平均密度的93%至98%。一些n-Au膜的晶粒尺寸为约10至20nm,在室温下对于氦气表现出约10^<-11>molm/(Pam^2s)的气体渗透率,这比n-Au膜大很多。在具有高透气性的 n-Au 薄膜的 STM 表面图像中发现了直径约为 20 nm 的孔状凹坑,比天然橡胶等塑料薄膜高出两个数量级。 n-Au 薄膜的透气性与气体分子量的平方根成正比,这些观察结果表明,当前 n-Au 薄膜的透气性是由于直径为 ~ 的通道造成的。 20 nm,面积分数约为 1%,其中气体原子被假定为以分子流形式渗透到 n-Au 薄膜中,此外,相对密度约为 95% 的 n-Au 薄膜表现出较高的热稳定性,即在 1200 K 退火 1.8 ks 后,平均晶粒尺寸仍保持在 40 nm 左右,这表明样品中的纳米通道或孔对当前 n-Au 薄膜的高热稳定性起着重要作用。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
H.Tanimoto: "Anelasticity Study on Motions of Atoms in the Grain Boundary Regions in Nanocrystalline Gold"Mater.Trans.. 44. 53-58 (2003)
H.Tanimoto:“纳米晶金晶界区域原子运动的迟弹性研究”Mater.Trans.. 44. 53-58 (2003)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Tanimoto: "Characteristic Mechanical Properties of High-Density Nanocrystalline Gold"Proceedings of Int.Conf.on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2003 (ATEM'03). OS06W0396. 6 (2003)
H.Tanimoto:“高密度纳米晶金的特征机械性能”2003 年实验力学先进技术国际会议论文集 (ATEM03)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Tanimoto: "Anelasticity of Nanocrystalline Metals"Materials Science and Engineering A. 370. 135-141 (2004)
H.Tanimoto:“纳米晶金属的迟弹性”材料科学与工程 A. 370. 135-141 (2004)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Tanimoto: "Characterization and Mechanical Properties of High-Density Nanocrystalline Copper"Proceedings of Int.Conf.on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2003 (ATEM'03). OS06W0399 (2003)
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  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Tanimoto: "Characterization and Mechanical Properties of High-Density Nanocrystalline Copper"Proceedings of Int.Conf.on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2003(ATEM'03). (OS06W0399). (2003)
H.Tanimoto:“高密度纳米晶铜的表征和机械性能”2003 年实验力学先进技术国际会议论文集(ATEM03)。
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