I metalli nanocristallini sono caratterizzati da dimensioni dei cristalli estremamente ridotte, che tipicamente vanno da 1 a 100 nanometri (nm). Ciò è in contrasto con i metalli normali, che hanno dimensioni dei cristalli che possono essere di diversi micrometri (μm) o maggiori. La dimensione più piccola dei cristalli nei metalli nanocristallini deriva dalle condizioni di lavorazione uniche utilizzate per produrli, come la rapida solidificazione o una grave deformazione plastica.

Ecco le principali differenze nella dimensione dei cristalli tra i metalli nanocristallini e i metalli normali:

1. Dimensione cristallite :La differenza più evidente è la dimensione dei singoli cristalliti o grani che compongono il metallo. Nei metalli nanocristallini, la dimensione dei cristalliti è tipicamente inferiore a 100 nm, mentre nei metalli normali, la dimensione dei cristalliti può essere di diversi micrometri o maggiore.

2. Confini del grano :I metalli nanocristallini hanno una densità dei bordi dei grani significativamente più elevata a causa delle dimensioni dei cristalli più piccole. I confini del grano sono le interfacce tra cristalliti adiacenti e svolgono un ruolo importante nel determinare le proprietà del metallo.

3. Rapporto superficie-volume :I metalli nanocristallini hanno un rapporto superficie-volume più elevato rispetto ai metalli normali. Questo perché l'area superficiale totale dei numerosi piccoli cristalliti è maggiore rispetto all'area superficiale totale di un minor numero di cristalliti più grandi. L'aumento del rapporto superficie-volume può influenzare la reattività chimica e le proprietà fisiche del metallo.

4. Proprietà meccaniche :I metalli nanocristallini mostrano spesso proprietà meccaniche migliorate, come maggiore resistenza e durezza, a causa della struttura unica dei grani e della presenza di bordi dei grani.

5. Proprietà termiche :I metalli nanocristallini possono presentare proprietà termiche diverse rispetto ai metalli normali. Ad esempio, possono presentare una conduttività termica più elevata o temperature di fusione più basse a causa della maggiore densità dei bordi dei grani e della dimensione più piccola dei cristalliti.

6. Proprietà elettriche :Le proprietà elettriche dei metalli nanocristallini possono essere significativamente diverse da quelle dei metalli normali. I metalli nanocristallini possono mostrare una maggiore resistività elettrica a causa della maggiore dispersione degli elettroni ai bordi dei grani.

Nel complesso, la dimensione ridotta dei cristalli nei metalli nanocristallini porta a proprietà uniche che differiscono da quelle dei metalli normali, rendendoli preziosi per varie applicazioni in campi come catalisi, sensori, stoccaggio di energia e materiali avanzati.