Nanokristallijne metalen worden gekenmerkt door hun extreem kleine kristalgrootte, doorgaans variërend van 1 tot 100 nanometer (nm). Dit in tegenstelling tot normale metalen, die kristalgroottes hebben die enkele micrometers (μm) of groter kunnen zijn. De kleinere kristalgrootte in nanokristallijne metalen is het gevolg van de unieke verwerkingsomstandigheden die worden gebruikt om ze te produceren, zoals snelle stolling of ernstige plastische vervorming.

Hier zijn de belangrijkste verschillen in de grootte van kristallen tussen nanokristallijne metalen en normale metalen:

1. Kristallietgrootte :Het meest voor de hand liggende verschil is de grootte van de individuele kristallieten of korrels waaruit het metaal bestaat. Bij nanokristallijne metalen is de kristallietgrootte doorgaans kleiner dan 100 nm, terwijl bij normale metalen de kristallietgrootte enkele micrometers of groter kan zijn.

2. Graangrenzen :Nanokristallijne metalen hebben een aanzienlijk hogere korrelgrensdichtheid vanwege de kleinere kristalgrootte. Korrelgrenzen zijn de grensvlakken tussen aangrenzende kristallieten en spelen een belangrijke rol bij het bepalen van de eigenschappen van het metaal.

3. Verhouding oppervlak/volume :Nanokristallijne metalen hebben een hogere oppervlakte-volumeverhouding vergeleken met normale metalen. Dit komt omdat het totale oppervlak van de talrijke kleine kristallieten groter is vergeleken met het totale oppervlak van minder grotere kristallieten. De verhoogde oppervlakte-volumeverhouding kan de chemische reactiviteit en fysische eigenschappen van het metaal beïnvloeden.

4. Mechanische eigenschappen :Nanokristallijne metalen vertonen vaak verbeterde mechanische eigenschappen, zoals verhoogde sterkte en hardheid, vanwege de unieke korrelstructuur en de aanwezigheid van korrelgrenzen.

5. Thermische eigenschappen :Nanokristallijne metalen kunnen andere thermische eigenschappen vertonen vergeleken met normale metalen. Ze kunnen bijvoorbeeld een hogere thermische geleidbaarheid of lagere smelttemperaturen vertonen vanwege de hogere korrelgrensdichtheid en de kleinere omvang van de kristallieten.

6. Elektrische eigenschappen :De elektrische eigenschappen van nanokristallijne metalen kunnen aanzienlijk verschillen van die van normale metalen. Nanokristallijne metalen kunnen een hogere elektrische weerstand vertonen als gevolg van de toegenomen verstrooiing van elektronen aan de korrelgrenzen.

Over het geheel genomen leidt de kleinere kristalgrootte in nanokristallijne metalen tot unieke eigenschappen die verschillen van die van normale metalen, waardoor ze waardevol zijn voor verschillende toepassingen op gebieden zoals katalyse, sensoren, energieopslag en geavanceerde materialen.