晶粒分裂是胶体多晶中晶粒粗化的一种机制
软凝聚态物质
2022-02-02 v1
摘要
在既有的晶粒粗化理论中，晶粒要么通过收缩消失，要么作为刚体旋转以与相邻晶粒合并。在此我们报道第三种晶粒粗化机制，其中一粒晶粒分裂为两个区域，这两个区域朝相反方向旋转以匹配两个相邻晶粒的取向。我们在二维胶体多晶中实验观测到传统的晶粒旋转与晶粒分裂。我们发现晶粒分裂通过独立旋转的“颗粒”发生，其形状由两种合并晶体晶粒的底层三角晶格决定。这些颗粒如此之小，以至于现有的晶界能连续介质理论不适用，因此我们引入了一种用于胶体多晶自由能的硬球模型。我们发现，在分裂过程中，系统克服一个自由能势垒，然后在分裂完成时最终达到更低的自由能。利用模拟的分裂事件和简单的标度预测，我们发现晶粒分裂的势垒随晶粒尺寸减小而降低。因此，晶粒分裂可能在小晶粒多晶中发挥重要作用。这一发现表明，介观尺度的晶粒粗化模型若纳入晶粒分裂，可能在纳米晶 regime 提供更好的预测。
引用
@article{arxiv.2110.08162,
title = {Grain splitting is a mechanism for grain coarsening in colloidal polycrystals},
author = {Anna R. Barth and Maya H. Martinez and Cora E. Payne and Chris G. Couto and Izabela J. Quintas and Inq Soncharoen and Nina M. Brown and Eli J. Weissler and Sharon J. Gerbode},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.08162},
year = {2022}
}
备注
10 pages