刚玉（α-Al2O3）是一种高熔点资料，可用作结构陶瓷、耐火资料和催化剂载体。它是氧化铝多晶体的热力学稳定相，许多运用都依赖于它的高温稳定性和化学慵懒。具有高烧结性和大比外表积的超细α-Al2O3 纳米粒子一直是陶瓷加工和催化范畴所寻求的方针，但其组成依然具有挑战性。究其原因，低温组成往往会发生γ-和θ-Al2O3等分出相，而将其转化为α-Al2O3需求高温（~1100℃）来战胜巨大的动力学妨碍，这不可避免地会使粒度变粗。最近，人们经过机械化学办法或直接研磨粗α-Al2O3 粉末处理了这一难题，并成功制备出标准可调至 3.3 纳米的高纯度涣散α-Al2O3 纳米粒子。它可直接完成细密纳米晶Al2O3 陶瓷的无压烧结，并且在用于费托组成的严苛水热条件下（150 ℃ = 423 K），高外表积 α-Al2O3支撑物的杰出稳定性也得到了证明。考虑到 Al2O3 的高熔点（Tm=2072 ℃ = 2345 K）和 α-Al2O3的相稳定性，后一种稳定性并非彻底出人意料。纳米方式的金属和陶瓷因其共同的功能而十分重视，但其稳定性却常常遭到质疑。但是，人们认为在环境条件下，形状和标准的不稳定性会被按捺，尤其是关于熔点较高的难熔资料。

  与这一观念相反，来自兰州大学、清华大学和美国麻省理工学院的学者报告了 10 纳米以下刚玉（α-Al2O3）纳米颗粒在室温贮存期间逐步变粗的现象，这标明在令人惊奇的低温（肯定熔点的13%）条件下，外表分散十分活泼。在室温下进行的原位透射电子显微镜机械变形证明了这种外表分散，并显现出明显的高应变率科布尔假弹性。在高温粗化试验中发现了反常小的活化能和成长阻滞现象，这标明除了朴实的物理毛细效果外，还存在额定的化学驱动力。咱们估计其他陶瓷资料也有几率存在相似现象，这是超细纳米资料的质量操控、贮存和运用需求考虑的一个首要的要素。与之相相似的文章以“Evolving corundum nanoparticles at room temperature”标题宣布在Acta Materialia。

  图 1. 烧结Al2O3 陶瓷的微观结构。(a)运用组成的 α-Al2O3 纳米粒子的部分烧结样品，加热至 1150 摄氏度，不保温（升温文冷却速度：5 ℃/min）。(b) 运用组成的 α-Al2O3纳米粒子的彻底烧结样品，首要加热至 1100 ℃，不保温（升温速率：5 ℃ min-1），然后冷却至 975 ℃（冷却速率：10 ℃ min-1）并保温 40 小时（冷却速率：5 ℃ min-1）。(c) 运用covid-19 贮存的 αAl2O3 纳米颗粒（室温下 730 天），经过加热至 1150 ℃ 不保温（升温文冷却速率：5 ℃ min- 1）。

  图 2. 室温下贮存的 αAl2O3 纳米粒子的粗化。(a-c）原始 NP#1 的形状（a），以及酸蚀刻之前（b）和之后（c）贮存 730 天的 NP#1 的形状。(d) 原始NP#1 和贮存 730 天的 NP#1 的粒度散布。(e-g）原始 NP#2 的形状（e），以及酸蚀刻之前（f）和之后（g）贮存 730 天的 NP#2 的形状。(h) 原始NP#2 和贮存 730 天的 NP#2 的粒度散布（累积分数 f 与粒度 d）。(a)、(c)、(e) 和 (g) 的插图显现了相应的 α-Al2O3 纳米粒子的 HRTEM 图画（比例尺，2 纳米）。

  图 3. 各种制备的 αAl2O3 纳米粒子的室温粗化。NP#3至 NP#9 贮存前后均匀粒径 davg的比较。

  图 4. α-Al2O3纳米粒子的假弹性变形。(a) 加载前的初始束缚。(b-g）加载（b-d）和卸载（e-g）时的动态形状演化。(h）卸载后的共形。左下方的赤色箭头标明底部 W 尖相关于顶部 W 尖的移动方向。

  图 5. α-Al2O3纳米粒子的高温粗化动力学。(a) 100 ℃、150 ℃、200 ℃ 和 250 ℃ 下的均匀粒径与退火时刻的联络。(b) 在 600 ℃ 和 700 ℃ 下的均匀粒径与退火时刻的联络。

  总归，经过盯梢颗粒在环境条件下贮存期间的形状和原位 TEM 变形试验，本研讨证明了在 0.13Tm 的室温下，10 nm 以下 α-Al2O3 纳米颗粒的外表分散活泼得令人惊奇。高应变率 Coble 伪弹性标明，在其他微观标准的大外部影响下，形状演化也是或许的。高温退火试验标明，粗化动力学中存在成长阻滞、弱小的温度依赖性和成长机制的改变。这些调查成果与水种的外表吸附/解吸和外表弛豫有关，并得到了 TGA 和 DRIFT 成果的支撑。最终，本研讨成果指出了 10 纳米以下 α-Al2O3 纳米粒子的 生命 特征，这种特征既可以在工程运用中发挥有利效果，也或许因粉末贮存不妥而降解并失掉活性，由此发生晦气影响。（文：SSC）

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