O ṣeun fun lilo si Nature.com.O nlo ẹya ẹrọ aṣawakiri kan pẹlu atilẹyin CSS lopin.Fun iriri ti o dara julọ, a ṣeduro pe ki o lo ẹrọ aṣawakiri imudojuiwọn kan (tabi mu Ipo Ibamu ṣiṣẹ ni Internet Explorer).Ni afikun, lati rii daju atilẹyin ti nlọ lọwọ, a fihan aaye naa laisi awọn aza ati JavaScript.
Ṣe afihan carousel ti awọn kikọja mẹta ni ẹẹkan.Lo awọn ti tẹlẹ ati awọn bọtini atẹle lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kan, tabi lo awọn bọtini ifaworanhan ni ipari lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kan.
Ni awọn ọdun diẹ sẹhin, idagbasoke iyara ti awọn irin irin olomi ti wa fun iṣelọpọ ti nano-/meso-sized porous ati awọn ẹya akojọpọ pẹlu awọn atọkun ultra-nla fun awọn ohun elo lọpọlọpọ.Sibẹsibẹ, ọna yii lọwọlọwọ ni awọn idiwọn pataki meji.Ni akọkọ, o ṣe agbekalẹ awọn ẹya bicontinuous pẹlu topology aṣẹ-giga fun iwọn opin ti awọn akojọpọ alloy.Ni ẹẹkeji, eto naa ni iwọn ti o tobi ju ti alapapọ nitori imugboroja pataki lakoko iyapa iwọn otutu giga.Nibi, a ṣe afihan ni iṣiro ati idanwo pe awọn idiwọn wọnyi le bori nipasẹ fifi ohun kan kun si awọn irin yo ti o ṣe agbega topology giga-giga nipa didin jijo ti awọn eroja aiṣedeede lakoko sisọpọ.Nigbamii ti, a ṣe alaye wiwa yii nipa fifihan pe gbigbe kaakiri olopobobo ti awọn eroja aibikita ninu omi yo ni ipa lori itankalẹ ti ida ti o lagbara ati topology ti awọn ẹya lakoko gbigbọn.Awọn abajade ṣe afihan awọn iyatọ ipilẹ laarin awọn irin omi ati yiyọkuro aimọ elekitirokemika, ati tun ṣe agbekalẹ ọna tuntun fun gbigba awọn ẹya lati awọn irin omi pẹlu awọn iwọn ti a fun ati topology.
Aṣoju ti wa sinu imọ-ẹrọ ti o lagbara ati ti o pọ fun iṣelọpọ ti awọn pores ṣiṣi ti nano-/ meso-iwọn ati awọn ẹya idapọpọ pẹlu oju-ọna interfacial giga-giga fun ọpọlọpọ awọn iṣẹ ṣiṣe ati awọn ohun elo igbekalẹ gẹgẹbi awọn catalysts1,2, awọn sẹẹli epo3,4, electrolytic capacitors5, 6, awọn ohun elo sooro si ibajẹ itanjẹ 7, awọn ohun elo batiri ti o ni agbara giga pẹlu iduroṣinṣin ẹrọ ti o pọ si 8, 9 tabi awọn ohun elo idapọpọ pẹlu awọn ohun-ini ẹrọ ti o dara julọ 10, 11. Ni awọn ọna oriṣiriṣi, aṣoju jẹ itusilẹ yiyan ti ipin kan ti ipilẹṣẹ ti ko ni ipilẹṣẹ “ṣaaju” alloy” ni agbegbe ita, eyiti o yori si isọdọtun ti awọn eroja alloying ti a ko ti yanju pẹlu topology ti kii ṣe pataki, ti o yatọ si topology ti alloy atilẹba., Tiwqn eroja.Botilẹjẹpe aṣoju elekitirokemika ti aṣa (ECD) ni lilo awọn elekitiroti bi agbegbe ṣe iwadi julọ titi di oni, ọna yii ṣe opin awọn ọna ṣiṣe aṣoju (bii Ag-Au tabi Ni-Pt) si awọn ti o ni awọn eroja ọlọla to jo (Au, Pt) ati pe o ni a Iyatọ nla to ni agbara idinku lati pese porosity.Igbesẹ pataki kan si bibori aropin yii jẹ atunyẹwo aipẹ ti ọna idọti irin olomi13,14 (LMD), eyiti o nlo awọn ohun elo ti awọn irin olomi (fun apẹẹrẹ, Cu, Ni, Bi, Mg, bbl) pẹlu awọn eroja miiran ni agbegbe. .(fun apẹẹrẹ TaTi, NbTi, FeCrNi, SiMg, ati bẹbẹ lọ)6,8,10,11,14,15,16,17,18,19.LMD ati iyatọ rẹ ti irin lile alloy alloy (SMD) n ṣiṣẹ ni awọn iwọn otutu kekere nigbati irin ipilẹ jẹ lile20,21 Abajade ni akojọpọ ti awọn ipele interpenetrating meji tabi diẹ sii lẹhin etching kemikali ti ipele kan.Awọn ipele wọnyi le yipada si awọn pores ṣiṣi.awọn ẹya.Awọn ọna asoju ti ni ilọsiwaju siwaju nipasẹ ifihan aipẹ ti aṣoju aṣoju oru (VPD), eyiti o lo awọn iyatọ ninu titẹ oru ti awọn eroja to lagbara lati ṣe awọn ẹya nanoporous ti o ṣii nipasẹ imukuro yiyan ti element22,23.
Ni ipele ti o ni agbara, gbogbo awọn ọna yiyọkuro aimọ wọnyi pin awọn ẹya pataki meji ti o wọpọ ti ilana imukuro aimọ ti ara ẹni ti a ṣeto.Ni akọkọ, eyi ni itusilẹ yiyan ti awọn eroja alloying ti a mẹnuba (gẹgẹbi B ni alloy alloy AXB1-X ti o rọrun julọ) ni agbegbe ita.Èkejì, tí a kọ́kọ́ ṣe àkíyèsí nínú ìdánwò aṣáájú-ọ̀nà àti àwọn ìwádìí ìmọ̀ ìjìnlẹ̀ lórí ECD24, jẹ́ ìtúpalẹ̀ àpilẹ̀kọ A tí a kò tíì fọ́ lẹ́gbẹ̀ẹ́ ìsopọ̀ pẹ̀lú àlùmọ́ọ́nì àti àyíká lákòókò yíyọ àwọn ohun àìmọ́ kúrò.Itankale ni anfani lati ṣe agbekalẹ awọn agbegbe ọlọrọ atomiki nipasẹ ilana kan ti o jọra si ibajẹ spinodal ni awọn alloy olopobobo, botilẹjẹpe ni opin nipasẹ wiwo.Pelu ibajọra yii, awọn ọna yiyọ alloy oriṣiriṣi le ṣe agbejade awọn ẹda ti o yatọ fun awọn idi ti ko daju18.Lakoko ti ECD le ṣe agbekalẹ awọn ẹya ti o ni ibatan oke-ibẹwẹ fun awọn ida atomiki (X) ti awọn eroja ti a ko tuka (gẹgẹbi Au ni AgAu) bi kekere bi 5% 25, ​​awọn iṣiro ati awọn iwadii idanwo ti LMD fihan pe ọna ti o dabi ẹnipe iru ọna yii n ṣe agbekalẹ awọn ẹya ti o jọmọ topologically nikan .Fun apẹẹrẹ, fun X ti o tobi pupọ, ọna bicontinuous ti o ni nkan ṣe jẹ nipa 20% ninu ọran ti TaTi alloys decoupled by Cu melts (wo Ọpọtọ 2 ni Ref. 18 fun lafiwe ẹgbẹ-ẹgbẹ pẹlu orisirisi ECD ati LMD fọọmu X. ).Iyatọ yii jẹ alaye nipa imọ-jinlẹ nipasẹ ọna idawọle kan ti o ni idapọmọra ti o yatọ si jijẹ spinodal interfacial ati pe o jọra pupọ si idagbasoke eutectic-coupled26.Ni agbegbe yiyọkuro aimọ, idagbasoke idapọ-pipapọ ngbanilaaye awọn filaments ọlọrọ A-ọlọrọ (tabi flakes ni 2D) ati awọn ikanni olomi B-ọlọrọ lati dagba nipasẹ itọka lakoko yiyọ aimọ15.Idagbasoke orisii nyorisi si ohun deede topologically unbound be ni aarin apa X ati ki o ti wa ni ti tẹmọlẹ ni isalẹ apa X, ibi ti nikan unbound erekusu ọlọrọ ni A alakoso le dagba.Ni X ti o tobi ju, idagbasoke asopọ di riru, ni itara fun idasile ti awọn ẹya 3D ti o ni asopọ daradara ti o ṣetọju iduroṣinṣin igbekalẹ paapaa lẹhin etching ipele-ọkan.O yanilenu, eto iṣalaye ti a ṣe nipasẹ LMD17 tabi SMD20 (Fe80Cr20) XNi1-X alloys ni a ti ṣakiyesi idanwo fun X titi di 0.5, ni iyanju pe idagbasoke ti o ni idapọmọra jẹ ilana ti o wa ni ibi gbogbo fun LMD ati SMD dipo ECD ti o la kọja nigbagbogbo ko ṣe. ni eto titete ti o fẹ.
Lati ṣe alaye idi fun iyatọ yii laarin ECD ati morphology NMD, a ṣe awọn iṣeṣiro aaye alakoso ati awọn ẹkọ esiperimenta ti NMD ti TaXTi1-X alloys, ninu eyiti a ṣe atunṣe awọn kinetics itu nipasẹ fifi awọn eroja ti o tituka si bàbà omi.A pari pe botilẹjẹpe mejeeji ECD ati LMD jẹ ilana nipasẹ itusilẹ yiyan ati itusilẹ interfacial, awọn ilana meji wọnyi tun ni awọn iyatọ pataki ti o le ja si awọn iyatọ morphological18.Ni akọkọ, peeli kinetikisi ni ECD ni iṣakoso nipasẹ wiwo pẹlu iyara iwaju Peeli igbagbogbo V12 gẹgẹbi iṣẹ ti foliteji ti a lo.Eyi jẹ otitọ paapaa nigba ti ipin kekere ti awọn patikulu refractory (fun apẹẹrẹ Pt ni Ag-Au) ti wa ni afikun si alloy obi, eyiti o da duro omi inu interfacial, sọ di mimọ ati ṣe iduroṣinṣin ohun elo ti ko ni irẹwẹsi, ṣugbọn bibẹẹkọ da duro morphology kanna 27.Topologically pelu awọn ẹya ti wa ni gba nikan ni kekere X ni kekere V, ati awọn idaduro ti miscible eroja 25 jẹ nla lati ṣetọju kan ri to ida iwọn didun ti o tobi to lati se fragmentation ti awọn be.Eyi ni imọran pe oṣuwọn itusilẹ pẹlu ọwọ si itọka laarin oju le ṣe ipa pataki ninu yiyan morphological.Ni idakeji, awọn ohun elo yiyọ alloy ni LMD jẹ iṣakoso itankale15,16 ati pe oṣuwọn dinku ni iyara pẹlu akoko \(V \ sim \sqrt{{D}_{l}/t}\), nibiti Dl jẹ ipin aiṣedeede fun olùsọdipúpọ ito..
Ẹlẹẹkeji, nigba ECD, awọn solubility ti immiscible eroja ni electrolyte jẹ lalailopinpin kekere, ki nwọn le nikan tan kaakiri pẹlú awọn alloy-electrolyte ni wiwo.Ni idakeji, ni LMD, awọn eroja "immiscible" (A) ti AXB1-X awọn alloys iṣaaju ni igbagbogbo ni diẹ, botilẹjẹpe opin, yo solubility.Solubility diẹ yii ni a le ni oye lati inu igbekale aworan atọka alakoso ternary ti eto ternary CuTaTi ti o han ni Apejuwe Apejuwe 1. Solubility le jẹ iwọn nipa sisọ laini olomi kan dipo awọn ifọkansi iwọntunwọnsi ti Ta ati Ti ni apa omi ti wiwo (\((\) {c}_{ {{{{{\rm{Ta))))))}}} ^{l}\ ) ati \({c}_{{{({\rm{Ti}}) }}}} }^ {l} \), lẹsẹsẹ, ni iwọn otutu aṣoju (Afikun-fikun. 1b) ni wiwo olomi ti o lagbara ti iwọntunwọnsi thermodynamic agbegbe ti wa ni itọju lakoko alloy, }}}}}} ^ {l} \) jẹ isunmọ. ibakan ati iye rẹ jẹ ibatan si X. Àfikún Isiro 1b fihan pe \({c}_{{{{{{\rm{Ta}}}}})))}^{l}\) ṣubu ni ibiti 10 -3 - 10 ^ {l} \) jẹ dogba si 15.16.Yi “jijo” ti awọn eroja aibikita ninu alloy le ni ipa mejeeji dida ti ẹya interfacial ni iwaju delamination, ni akoko rẹ, eyiti o le ṣe alabapin si itusilẹ ati isomọ ti eto nitori itankale iwọn didun.
Lati le ṣe iṣiro ipinya lọtọ ti (i) oṣuwọn idinku ti yiyọkuro ti alloy V ati (ii) oṣuwọn ti o dinku ti infiltration ti awọn eroja immiscible sinu yo, a tẹsiwaju ni awọn igbesẹ meji.Ni akọkọ, o ṣeun si \(V \ sim \sqrt{{D}_{l}/t}\)\), nipa kikọ ẹkọ nipa itankalẹ ẹda ti igbekalẹ ti iwaju lapapo, o ṣee ṣe lati ṣe iwadi ipa ti idinku V to.akoko nla.Nitorinaa, a ṣe iwadii ipa yii nipasẹ ṣiṣe awọn iṣeṣiro aaye alakoso ni awọn akoko akoko to gun ju awọn iwadii iṣaaju lọ, eyiti o ṣafihan wiwa ti awọn eto isọdi ti ko ni ibatan ti oke-ara ti a ṣẹda nipasẹ idagbasoke itankale-pipọ ti agbedemeji X15.Ẹlẹẹkeji, lati le ṣe iwadii ipa ti awọn eroja ti ko ni iyasọtọ lori idinku oṣuwọn jijo, a ṣafikun Ti ati Ag si yo idẹ lati pọ si ati dinku oṣuwọn jijo, ni atele, ati ṣe iwadi nipa ẹda ti o yọrisi, awọn kinetics ipin, ati pinpin ifọkansi ninu yo.asoju Cu yo nipasẹ isiro ati adanwo inu awọn alloy be.A ti ṣafikun awọn afikun Ti ti o wa lati 10% si 30% si media lati yọkuro Cu yo.Imudara Ti ṣe alekun ifọkansi Ti ni eti Layer ti a fun ni aṣoju, eyiti o dinku itọsi ifọkansi Ti laarin ipele yii ati dinku oṣuwọn itusilẹ.O tun mu iwọn jijo Ta pọ si nipa jijẹ \({c}_{{{({\rm{Ti}}}}}}}}}^{l}\), nitorina \({c}_{{{{{{ {\rm{Ta}}}}}}^{l}\) (Afikun Fig. 1b). awọn solubility ti alloying eroja ni yo, a ti awoṣe CuAgTaTi quaternary eto bi ohun daradara (CuAg) TaTi ternary eto ninu eyi ti awọn solubility ti Ti ati Ta da lori awọn ifọkansi ti Ag ni CuAg yo (wo Akọsilẹ) 2 ati Afikun Ọpọtọ.Awọn afikun ti Ag ko ni mu ifọkansi Ti Ti ni eti ti eto ti a fi silẹ.Sibẹsibẹ, niwọn bi solubility Ti ni Ag ti dinku ju ti Cu, eyi dinku \({c}_{{{{{\\rm{Ta}}}}}}}}}^{l}\) (Afikun Ọpọtọ) dinku. 1) 4b) ati oṣuwọn jijo Ta.
Awọn abajade ti awọn iṣeṣiro aaye alakoso fihan pe idagbasoke pọ si di riru ni akoko pipẹ to lati ṣe agbega dida awọn ẹya ti o so pọ pẹlu topologically ni iwaju ibajẹ.A ṣe idanwo ni idaniloju ipari yii nipa fifihan pe Layer ti o wa labẹ Ta15T85 alloy, eyiti o jẹ fọọmu nitosi iwaju delamination ni ipele nigbamii ti delamination, wa ni asopọ topologically lẹhin etching ti ipele ọlọrọ Ejò.Awọn abajade wa tun daba pe oṣuwọn jijo ni ipa nla lori itankalẹ ti ara nitori gbigbe kaakiri lọpọlọpọ ti awọn eroja aibikita ninu omi yo.O ṣe afihan nibi pe ipa yii, eyiti ko si ni ECD, ni ipa lori awọn profaili ifọkansi ti ọpọlọpọ awọn eroja ninu Layer ti a yàn, ida ti ipele ti o lagbara, ati topology ti eto LMD.
Ni apakan yii, a kọkọ ṣafihan awọn abajade ti iwadi wa nipasẹ kikopa aaye apakan ti ipa ti fifi Ti tabi Ag si Cu yo ti o mu abajade awọn ẹda oriṣiriṣi.Lori ọpọtọ.Nọmba 1 ṣe afihan awọn abajade ti awoṣe onisẹpo mẹta ti aaye alakoso ti TaXTi1-X alloys ti a gba lati Cu70Ti30, Cu70Ag30 ati Ejò mimọ yo pẹlu akoonu atomiki kekere ti awọn eroja aibikita lati 5 si 15%.Awọn ori ila meji akọkọ fihan pe afikun ti mejeeji Ti ati Ag ṣe igbega dida awọn ẹya ti o ni asopọ ti topologically ni akawe si eto aipin ti Cu mimọ (ila ila kẹta).Bibẹẹkọ, afikun ti Ti, bi o ti ṣe yẹ, jijo Ta pọ si, nitorinaa idilọwọ delamination ti awọn ohun elo X kekere (Ta5Ti95 ati Ta10Ti90) ati nfa itusilẹ nla ti Layer la kọja exfoliated lakoko delamination Ta15Ti85.Ni ilodi si, afikun ti Ag (ila keji) ṣe alabapin si dida eto ti o ni ibatan si topologically ti gbogbo awọn paati ti alloy mimọ pẹlu itu kekere ti Layer ti a yàn.Awọn Ibiyi ti a bicontinuous be ni afikun ohun ti alaworan ni Ọpọtọ.1b, eyiti o ṣe afihan awọn aworan ti eto ti a fiweranṣẹ pẹlu jijẹ ijinle delamination lati osi si otun ati aworan ti wiwo olomi-lile ni ijinle ti o pọju (aworan ọtun ọtun).
Simulation aaye alakoso 3D (128 × 128 × 128 nm3) n ṣe afihan ipa iyalẹnu ti fifi soluti kan si yo omi kan lori ẹda-ara ti o kẹhin ti alloy ti a fiweranṣẹ.Oke aami tọkasi awọn tiwqn ti awọn alloy obi (TaXTi1-X) ati inaro aami tọkasi awọn yo tiwqn ti Cu-orisun asọ alabọde.Awọn agbegbe ti o ni ifọkansi Ta ti o ga ninu eto laisi awọn aimọ ni a fihan ni brown, ati wiwo omi-lile ti han ni buluu.b Simulation onisẹpo mẹta ti aaye alakoso ti Ta15Ti85 precursor alloy undoped ni Cu70Ag30 yo (190 × 190 × 190 nm3).Awọn fireemu 3 akọkọ ṣe afihan agbegbe ti o lagbara ti eto aṣoju ni oriṣiriṣi awọn ijinle aṣoju, ati fireemu ti o kẹhin fihan nikan ni wiwo olomi-lile ni ijinle ti o pọju.Fiimu ti o baamu (b) han ni Fiimu Afikun 1.
Ipa ti afikun solute ni a ṣawari siwaju pẹlu awọn iṣeṣiro aaye alakoso 2D, eyiti o pese alaye afikun lori didaṣe ipo interfacial ni iwaju delamination ati ki o gba iraye si awọn ipari gigun ati awọn iwọn akoko ju awọn iṣeṣiro 3D lati ṣe iwọn awọn kinetics delamination.Lori ọpọtọ.olusin 2 fihan awọn aworan ti awọn kikopa ti yiyọ ti Ta15Ti85 alloy ṣaaju nipasẹ Cu70Ti30 ati Cu70Ag30 yo.Ni awọn ọran mejeeji, idagbasoke ti o so pọ kaakiri jẹ riru pupọ.Dipo ki o wọ inu inaro sinu alloy, awọn imọran ti awọn ikanni ito n gbe rudurudu osi ati ọtun ni awọn itọpa ti o nipọn pupọ lakoko ilana idagbasoke iduroṣinṣin ti o ṣe agbega awọn ẹya ti o ni ibamu ti o ṣe igbega dida awọn ẹya ti o ni ibatan topologically ni aaye 3D (Fig. 1).Sibẹsibẹ, iyatọ pataki wa laarin awọn afikun Ti ati Ag.Fun Cu70Ti30 yo (Fig. 2a), ijamba ti awọn ikanni omi meji nyorisi sisopọ ti wiwo omi-lile, eyiti o yori si extrusion ti awọn binders ti o lagbara ti o mu nipasẹ awọn ikanni meji lati ọna ati, nikẹhin, si itu. .Ni ilodi si, fun Cu70Ag30 yo (Fig. 2b), Imudara Ta ni wiwo laarin awọn ipele ti o lagbara ati omi ti n ṣe idiwọ iṣọpọ nitori idinku ninu jijo Ta sinu yo.Bi abajade, funmorawon ti mnu ni iwaju delamination ti tẹmọlẹ, nitorinaa igbega dida awọn ẹya asopọ.O yanilenu, iṣipopada oscillatory rudurudu ti ikanni omi n ṣẹda ọna iwọn-meji pẹlu iwọn kan ti titete nigbati gige gige ti tẹmọlẹ (Fig. 2b).Sibẹsibẹ, titete yii kii ṣe abajade idagbasoke iduroṣinṣin ti mnu.Ni 3D, riru ilaluja ṣẹda a ti kii-coaxial ti sopọ bicontinuous be (Fig. 1b).
Awọn aworan ifaworanhan ti awọn iṣeṣiro aaye alakoso 2D ti Cu70Ti30 (a) ati Cu70Ag30 (b) yo remelted si Ta15Ti85 alloy ti n ṣe afihan idagbasoke ti o tan kaakiri ti ko duro.Awọn aworan ti o nfihan awọn ijinle yiyọkuro aimọ ti o yatọ ti wọn ṣewọn lati ipo ibẹrẹ ti alapin alapin / wiwo olomi.Awọn insets ṣafihan awọn ijọba oriṣiriṣi ti awọn ijamba ikanni omi, ti o yori si iyọkuro ti awọn binders to lagbara ati titọju Cu70Ti30 ati Cu70Ag30 yo, ni atele.Iwọn agbegbe ti Cu70Ti30 jẹ 1024 nm, Cu70Ag30 jẹ 384 nm.Ẹgbẹ awọ ṣe afihan ifọkansi Ta, ati awọn oriṣiriṣi awọn awọ ṣe iyatọ laarin agbegbe omi (bulu dudu), alloy mimọ (bulu ina), ati eto ti ko ni alloed (fere pupa).Sinima ti awọn iṣeṣiro wọnyi jẹ ifihan ninu Awọn fiimu Iyọnda 2 ati 3, eyiti o ṣe afihan awọn ipa ọna eka ti o wọ awọn ikanni olomi lasiko idagba itọka ti ko duro.
Awọn abajade miiran ti kikopa aaye alakoso 2D ni a fihan ni Fig.3.Awọn aworan ti ijinle delamination dipo akoko (itẹ dogba si V) ni ọpọtọ.3a fihan pe afikun Ti tabi Ag si Cu yo fa fifalẹ awọn kinetics Iyapa, bi o ti ṣe yẹ.Lori ọpọtọ.3b fihan pe idinku yii jẹ idi nipasẹ idinku ninu itọsi ifọkansi Ti ninu omi inu omi ti a fiweranṣẹ.O tun fihan pe afikun ti Ti (Ag) pọ si (dinku) ifọkansi Ti lori ẹgbẹ olomi ti wiwo (\({c}_{{{{{{\rm{Ti)))))))) ))) ^{l \)), eyiti o yori si jijo ti Ta, wiwọn nipasẹ ida ti Ta ni tituka ni yo bi iṣẹ kan ti akoko (Fig. 3c), eyi ti o mu (dinku) pẹlu afikun ti Ti (Ag). ).Olusin 3d fihan pe fun awọn solutes mejeeji, ida iwọn didun ti awọn ohun to lagbara wa loke iloro fun dida awọn ẹya ti o ni ibatan bicontinuous topologically28,29,30.Lakoko ti o n ṣafikun Ti si yo n mu jijo ti Ta pọ si, o tun mu idaduro Ti Ti ni alapapọ to lagbara nitori iwọntunwọnsi alakoso, nitorinaa jijẹ ida iwọn didun lati ṣetọju isọdọkan ti eto laisi awọn aimọ.Awọn iṣiro wa ni gbogbogbo gba pẹlu awọn wiwọn esiperimenta ti ida iwọn didun ti iwaju delamination.
Simulation aaye alakoso ti Ta15Ti85 alloy ṣe iwọn awọn ipa oriṣiriṣi ti Ti ati awọn afikun Ag si Cu yo lori awọn kinetics yiyọ alloy ti a ṣewọn lati inu ijinle yiyọ alloy gẹgẹbi iṣẹ ti akoko (a), profaili ifọkansi Ti ninu omi ni ohun Ijinle yiyọ alloy ti 400 nm (ijinle odi gbooro sinu yo ni ita ọna alloy (iwaju alloy ni apa osi) b Ta jijo dipo akoko (c) ati ida ti o lagbara ni eto ti a ko fi silẹ dipo akopọ yo (d) Ifojusi awọn eroja afikun ni yo ti wa ni gbìmọ pẹlú awọn abscissa (d). (Ti - alawọ ewe ila, Ag - eleyi ti ila ati ṣàdánwò).
Niwọn igba ti iyara iwaju delamination dinku pẹlu akoko, itankalẹ ti mofoloji lakoko delamination fihan ipa ti idinku iyara delamination.Ninu iwadi aaye alakoso iṣaaju, a ṣe akiyesi idagbasoke idapọ bii eutectic ti o yọrisi awọn ẹya ti ko ni ibamu ti topologically lakoko yiyọ alloy ti tẹlẹ Ta15Ti85 nipasẹ bàbà funfun yo15.Sibẹsibẹ, awọn ṣiṣe gigun ti iṣafihan kikopa aaye alakoso kanna (wo Fiimu Afikun 4) pe nigbati iyara iwaju ibajẹ ba di kekere to, idagba pọ si di riru.Aisedeede ṣe afihan ararẹ ni gbigbọn ti ita ti awọn flakes, eyiti o ṣe idiwọ titete wọn ati, nitorinaa, ṣe agbega iṣelọpọ ti awọn ẹya ti a ti sopọ pẹlu topologically.Iyipo lati idagba didin iduroṣinṣin si idagbasoke jigijigi aiduroṣinṣin waye nitosi xi = 250 nm ni iwọn 4.7 mm/s.Ni ilodisi, xi ijinle delamination ti o baamu ti Cu70Ti30 yo jẹ nipa 40 nm ni iwọn kanna.Nitorinaa, a ko le ṣe akiyesi iru iyipada nigba yiyọ alloy pẹlu Cu70Ti30 yo (wo Fiimu Imudara 3), nitori fifi 30% Ti si yo ni pataki dinku awọn kinetics yiyọ alloy.Nikẹhin, botilẹjẹpe idagbasoke idapọ-pọ itanka jẹ riru nitori awọn kinetics delamination ti o lọra, ijinna λ0 ti awọn iwe adehun lile ni iwaju delamination ni aijọju tẹle ofin \({\lambda }_{0}^{2}V=C \) ti iduro growth15,31 ibi ti C ni a ibakan.
Lati ṣe idanwo awọn asọtẹlẹ ti kikopa aaye alakoso, awọn adanwo yiyọ alloy ni a ṣe pẹlu awọn ayẹwo nla ati awọn akoko yiyọ alloy gigun.Olusin 4a jẹ aworan atọka ti o nfihan awọn ipilẹ bọtini ti eto ti a fi lelẹ.Apapọ ijinle delamination jẹ dogba si xi, ijinna lati aala ibẹrẹ ti awọn ipele to lagbara ati omi si iwaju delamination.hL jẹ aaye lati ibẹrẹ-itumọ olomi to lagbara si eti ti eto ti o jẹ aṣoju ṣaaju etching.HL nla kan tọkasi jijo Ta to lagbara.Lati aworan SEM ti apẹẹrẹ aṣoju, a le wiwọn iwọn HD ti eto ti a fi silẹ ṣaaju etching.Bibẹẹkọ, niwọn bi yo tun ṣe di mimọ ni iwọn otutu yara, o ṣee ṣe lati ṣe idaduro eto ti o jẹ aṣoju laisi awọn iwe ifowopamosi.Nitorina, a etched awọn yo (Ejò ọlọrọ alakoso) lati gba awọn orilede be ati ki o lo hC lati ṣe iṣiro awọn sisanra ti awọn orilede be.
a Sikematiki aworan atọka ti awọn itankalẹ ti mofoloji nigba yiyọ ti impurities ati awọn ipinnu ti jiometirika sile: jijo Layer sisanra Ta hL, sisanra ti awọn delaminated be HD, sisanra ti awọn ọna asopọ hC.(b), (c) Afọwọsi esiperimenta ti awọn abajade kikopa aaye alakoso ti o ṣe afiwe awọn apakan agbelebu SEM ati 3D etched morphology ti Ta15Ti85 alloy ti a pese sile lati Cu (b) mimọ ati Cu70Ag30 yo, ti nso awọn iwe ifowopamosi topological pẹlu iwọn mnu aṣọ Be (c), igi iwọn 10µm.
Awọn abala agbelebu ti awọn ẹya ti a ti fi silẹ ti o han ni ọpọtọ.4b,c jẹrisi awọn ipa asọtẹlẹ akọkọ ti fifi Ti ati Ag si Cu yo lori morphology ati kinetics ti alloy ti a fiweranṣẹ.Lori ọpọtọ.Nọmba 4b fihan agbegbe kekere ti gige SEM (ni apa osi) ti alloy alloy Ta15T85 nipasẹ immersion ni Ejò mimọ fun 10 s si ijinle xi ~ 270 μm.Lori iwọn akoko esiperimenta wiwọn, eyiti o jẹ ọpọlọpọ awọn aṣẹ ti titobi ti o tobi ju ni awọn iṣeṣiro aaye alakoso, iyara iwaju decoupling daradara ni isalẹ iyara ala ti a mẹnuba ti 4.7 mm/s, ni isalẹ eyiti idagba mnu eutectic iduroṣinṣin di riru.Nitorinaa, eto ti o wa loke iwaju peeli ni a nireti lati ni asopọ topologically ni kikun.Ṣaaju ki o to etching, Layer tinrin ti alloy ipilẹ ti tuka patapata (hL = 20 μm), eyiti o ni nkan ṣe pẹlu jijo Ta (Table 1).Lẹhin etching kẹmika ti ipele ọlọrọ Ejò (ọtun), Layer tinrin ti alloy aṣoju (hC = 42 µm) ni o ku, ti o nfihan pe pupọ julọ ti eto ti a fiweranṣẹ padanu iduroṣinṣin igbekalẹ lakoko etching ati pe kii ṣe, bi o ti ṣe yẹ, asopọ topologically ( aworan 1a)., aworan ti o tọ julọ ni ila kẹta).Lori ọpọtọ.4c ṣe afihan apakan agbelebu SEM ni kikun ati awọn aworan 3D ti etching ti alloy Ta15Ti85 kuro nipasẹ immersion ni Cu70Ag30 yo fun 10 s si ijinle nipa 200 µm.Níwọ̀n bí a ti sọ tẹ́lẹ̀ pé ìjìnlẹ̀ péélì máa pọ̀ sí i pẹ̀lú \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\) ìṣàkóso kínetics títàntàn (wo Àfikún Akọsilẹ 4) 15 16, Pẹlu afikun ti 30% Ag si Cu yo, idinku ninu ijinle iyapa lati 270 μm si 220 μm ni ibamu si idinku ninu nọmba Peclet p nipasẹ ifosiwewe ti 1.5.Lẹhin etching kẹmika ti ipele ọlọrọ Cu/A (ọtun), gbogbo eto ti a fi fun ni idaduro iduroṣinṣin igbekalẹ (hC = 200 µm), ti n ṣe afihan pe o jẹ ipilẹ ti asọtẹlẹ topologically pelu eto bicontinuous (Nọmba 1, aworan ọtun julọ) ọna keji ati gbogbo ila isalẹ).Gbogbo awọn wiwọn ti asoju mimọ alloy Ta15T85 ni orisirisi yo ti wa ni nisoki ni Table.1. A tun ṣe afihan awọn abajade fun awọn ohun elo ipilẹ Ta10Ti90 ti ko ni iyasọtọ ni orisirisi awọn yo, ifẹsẹmulẹ awọn ipinnu wa.Awọn wiwọn ti sisanra Layer jijo Ta fihan pe eto tituka ninu Cu70Ag30 yo (hL = 0 μm) kere ju iyẹn ninu Cu yo (hL = 20 μm).Ni ilodi si, afikun Ti si yo n tu awọn ẹya alloy alailagbara diẹ sii (hL = 190 μm).Idinku ninu itusilẹ ti eto ti a fiweranṣẹ laarin Cu yo mimọ (hL = 250 μm) ati Cu70Ag30 yo (hL = 150 μm) jẹ asọye diẹ sii ni awọn alloy ti a fiweranṣẹ ti o da lori Ta10Ti90.
Lati loye ipa ti awọn yo ti o yatọ, a ṣe afikun itusilẹ pipo ti awọn abajade esiperimenta ni Ọpọtọ 5 (wo tun Data Afikun 1).Lori ọpọtọ.Awọn nọmba 5a-b fihan awọn ipinpinpin ifọkansi ti o niwọnwọn ti awọn eroja oriṣiriṣi pẹlu itọsọna ti exfoliation ni awọn adanwo exfoliation ni mimọ Cu yo (Fig. 5a) ati Cu70Ag30 yo (Fig. 5b).Awọn ifọkansi ti awọn eroja lọpọlọpọ ti wa ni igbero lodi si ijinna d lati iwaju delamination si eti Layer delamination ninu apopọ to lagbara ati ipele ti o jẹ omi (dara ni Cu tabi CuAg) ni akoko delamination.Ko dabi ECD, nibiti idaduro ti awọn eroja miscible ti pinnu nipasẹ oṣuwọn ipinya, ni LMD, ifọkansi ninu apopọ to lagbara jẹ ipinnu nipasẹ iwọntunwọnsi thermodynamic agbegbe laarin awọn ipele ti o lagbara ati omi ati, nitorinaa, awọn ohun-ini ibagbepo ti ri to ati omi awọn ipele.Alloy State awọn aworan atọka.Nitori itusilẹ Ti lati ipilẹ alloy, ifọkansi Ti dinku pẹlu jijẹ d lati iwaju delamination si eti Layer delamination.Bi abajade, ifọkansi Ta pọ si pẹlu jijẹ d pẹlu lapapo, eyiti o ni ibamu pẹlu simulation aaye alakoso (Afikun 5).Idojukọ Ti ni Cu70Ag30 yo ṣubu diẹ sii aijinile ju ninu yo Cu funfun, eyiti o ni ibamu pẹlu oṣuwọn yiyọ alloy losokepupo.Awọn profaili ifọkansi ti a wiwọn ni Ọpọtọ.5b tun fihan pe ipin ti awọn ifọkansi ti Ag ati Cu ninu omi ko ni deede deede pẹlu Layer ti alloy ti a fiweranṣẹ, lakoko ti o jẹ kikopa ti aaye alakoso ipin yii ni a ro pe o jẹ igbagbogbo ni simulation ti yo bi apseudo-ano Cu70Ag30.Laibikita iyatọ pipo yii, awoṣe aaye alakoso gba ipa agbara ti o ga julọ ti fifi Ag kun lori jijo Ta.Awoṣe pipo ni kikun ti awọn iwọn ifọkansi ti gbogbo awọn eroja mẹrin ni awọn apilẹṣẹ to lagbara ati awọn olomi nilo awoṣe paati mẹrin deede diẹ sii ti aworan atọka alakoso TaTiCuAg, eyiti o kọja opin iṣẹ yii.
Awọn profaili ifọkansi wiwọn da lori ijinna d lati delamination iwaju ti alloy Ta15Ti85 ni (a) Cu yo ati (b) Cu70Ag30 yo.Ifiwera ida iwọn didun ti a ṣewọn ti awọn ipilẹ ρ(d) ti eto ti a fi lelẹ (laini to lagbara) pẹlu asọtẹlẹ imọ-jinlẹ ti o baamu si idogba laisi jijo Ta (laini fifọ).(1) (c) Asọtẹlẹ idogba afikun.(1) Atunse idogba ni iwaju delamination.(2) Iyẹn ni pe, Ta jijo ni a gbero.Ṣe iwọn aropin iwọn λw ati ijinna λs (d).Awọn ifi aṣiṣe duro fun iyapa boṣewa.
Lori ọpọtọ.5c ṣe afiwe ida iwọn didun ti o ni iwọn ti awọn ipilẹ ρ(d) (laini to lagbara) fun aṣoju Cu ati awọn ẹya Cu70Ag30 lati yo pẹlu asọtẹlẹ imọ-jinlẹ (ila ti a fọ) ti a gba lati ibi ipamọ pupọ nipa lilo ifọkansi Ta ni idiwon ninu alapapọ to lagbara \({ c }_ {Ta}^{s} (d) \) (Fig. 5a,b) ati ki o foju jijo ti Ta ati awọn gbigbe ti Ta laarin ìde pẹlu o yatọ si ogbun ti Iyapa.Ti Ta ba yipada lati inu to lagbara si omi, gbogbo Ta ti o wa ninu alloy ipilẹ gbọdọ wa ni tun pin kaakiri sinu apopọ to lagbara.Nípa bẹ́ẹ̀, nínú ìpele èyíkéyìí ti ìtòlẹ́sẹẹsẹ jíjìnnàréré sí ìhà ọ̀nà yíyọ alloy náà kúrò, ìpamọ́ ibi-itumọ̀ pé \({c}_{Ta}^{s}(d){S}_{s}(d) )={c}_ {Ta}^{0}(d){S}_{t}\), nibiti \({c}_{Ta}^{s}(d)\) ati \({c) }_{Ta }^ {0}\) ni awọn ifọkansi Ta ni ipo d ninu ohun-iṣọpọ ati alloy matrix, lẹsẹsẹ, ati Ss (d) ati St jẹ awọn agbegbe abala-apakan ti alapapọ lile ati gbogbo agbegbe jijin, lẹsẹsẹ.Eyi ṣe asọtẹlẹ ida iwọn didun ti awọn ohun to lagbara ni Layer latọna jijin.
Eyi le ni irọrun lo si eto ti aṣoju Cu funfun ti o jẹ aṣoju ati Cu70Ag30 yo ni lilo awọn iha ti o baamu \({c}_{Ta}^{s}(d)\) ti o baamu si laini buluu naa.Awọn asọtẹlẹ wọnyi ni o pọju lori Ọpọtọ 5c ti n fihan pe aibikita jijo Ta jẹ asọtẹlẹ ti ko dara ti pinpin ipin iwọn didun.Itoju ibi-ọfẹ ti ko jo sọ asọtẹlẹ idinku monotonic ni ida iwọn didun pẹlu jijẹ d, eyiti a ṣe akiyesi ni didara ni Cu yo, ṣugbọn kii ṣe ni Cu70Ag30 yo, nibiti ρ (d) ni o kere ju.Ni afikun, eyi nyorisi iwọn apọju pataki ti awọn ipin iwọn didun ni iwaju iyapa fun awọn mejeeji yo.Fun iwọnwọn ti o kere julọ d ≈ 10 µm, awọn iye ρ ti a sọtẹlẹ fun awọn mejeeji yo kọja 0.5, lakoko ti awọn iye ρ ti a ṣewọn fun Cu ati Cu70Ag30 melts jẹ die-die ti o ga ju 0.3 ati 0.4, lẹsẹsẹ.
Lati tẹnumọ ipa akọkọ ti jijo Ta, lẹhinna a fihan pe aiṣedeede pipo laarin iwọn ati awọn iye ρ ti asọtẹlẹ nitosi iwaju jijẹ ni a le parẹ nipasẹ isọdọtun awọn asọtẹlẹ imọ-jinlẹ wa lati pẹlu jijo yii.Ni ipari yii, ẹ jẹ ki a ṣe iṣiro apapọ nọmba awọn ọta Ta ti nṣàn lati inu omi to lagbara nigbati iwaju ibajẹ ba nlọ ni ijinna Δxi = vΔt ni aarin akoko Δt Δxi = vΔt, nibiti \(v={\dot{x) )) _{i }( t ) \) – Oṣuwọn delamination, ijinle ati akoko le jẹyọ lati inu ibatan ti a mọ \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t } \) afẹ́fẹ́.Ofin agbegbe ti itọju ibi-ibi ni iwaju iyapa (d ≈ 0) jẹ iru pe ΔN = DlglΔtSl/va, nibiti gl jẹ gradient ifọkansi ti awọn ọta Ta ninu omi, va jẹ iwọn atomiki ti o baamu si ifọkansi ti a ṣalaye bi ẹya ida atomiki, ati Sl = St - Ss jẹ agbegbe abala-agbelebu ti ikanni omi ni iwaju delamination.Gl ifọkansi ni a le ṣe iṣiro nipa gbigbero pe ifọkansi ti awọn ọta Ta ni iye igbagbogbo \({c}_{Ta}^{l}\) ni wiwo ati pe o kere pupọ ninu yo ni ita Layer exfoliated, eyiti n fun \( {g}_ {l}={c}_{Ta}^{l}/{x}_{i}\) Nitorina, \({{\Delta}}N=({{\Delta}) {x}_{i} {S}_{l}/{v}_{a}){c}_{Ta}^{l}/(2p)\).Nigbati iwaju ba nlọ si ijinna Δxi, ida ti o lagbara jẹ dọgba si apapọ nọmba ti awọn atomu Ta ti a yọkuro lati inu alloy ipilẹ, \({{\Delta}}{x}_{i}{S}_{t} c }_{Ta}^ {0}/{v}_{a}\), si apao iye awon atomu Ta ti o njo sinu omi, ΔN, ti o si wa ninu adiro to lagbara\({{ \Delta}) } {x}_{i}{S}_{s }{c}_{Ta}^{s}/{v}_{a}\).Idogba yii, papọ pẹlu ikosile loke fun ΔN ati awọn ibatan St = Ss + Sl ati awọn ipele ni iwaju delamination.
Ni opin odo solubility ti awọn atoms Ta, eyiti o dinku si asọtẹlẹ kutukutu ti isansa ti n jo, \(\rho ={c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s} \) olomi ( \({c }_{Ta}^{l}=0\)).Lilo awọn iye \ ({c}_{Ta}^{l} nipa 0.03 \) lati awọn wiwọn esiperimenta (kii ṣe afihan ni Ọpọtọ 5a, b) ati awọn nọmba Peclet p ≈ 0.26 ati p ≈ 0.17 ati awọn ifọkansi ti o muna \ ( {c}_{Ta}^{s} \ isunmọ 0.3 \) ati \({c}_{Ta}^{s} \ isunmọ 0.25 \) fun Cu ati Cu70Ag30 yo, lẹsẹsẹ, a gba iye asọtẹlẹ ti awọn yo, ρ ≈ 0,38 ati ρ ≈ 0,39.Awọn asọtẹlẹ wọnyi wa ni iwọn ni ibamu ti o dara pẹlu awọn wiwọn.Awọn iyatọ ti o ku (ti a sọtẹlẹ 0.38 vs. ti a ṣe iwọn 0.32 fun mimọ Cu yo ati 0.39 ti a sọtẹlẹ vs. wiwọn 0.43 fun Cu70Ag30 melt) le ṣe alaye nipasẹ aidaniloju wiwọn ti o tobi julọ fun awọn ifọkansi Ta ti o kere pupọ ninu awọn olomi (\({c}_{Ta) }^ {l} \ isunmọ 0.03 \)), eyiti o nireti lati tobi diẹ diẹ ninu yo bàbà funfun.
Botilẹjẹpe awọn idanwo ti o wa lọwọlọwọ ni a ṣe lori awọn ohun elo ipilẹ kan pato ati awọn eroja yo, a nireti pe awọn abajade ti itupalẹ ti awọn adanwo wọnyi yoo ṣe iranlọwọ lati gba awọn idogba.(2) Wiwa jakejado si awọn ọna ṣiṣe doping LMD miiran ati awọn ọna ti o jọmọ gẹgẹbi Iyọkuro Aimọ ti Ipinle Solid (SSD).Titi di isisiyi, ipa ti jijo ti awọn eroja aibikita lori eto LMD ti ni aibikita patapata.Eyi jẹ pataki nitori otitọ pe ipa yii ko ṣe pataki ni ECDD, ati pe titi di isisiyi o ti ro pe NMD jẹ iru si REC.Bibẹẹkọ, iyatọ bọtini laarin ECD ati LMD ni pe ni LMD isokan ti awọn eroja ti ko ni agbara ninu awọn olomi ti pọ si pupọ nitori ifọkansi giga ti awọn eroja miscible ni apa omi ti wiwo (\({c}_{Ti} ^{ l} \)), eyiti o mu ki ifọkansi ti awọn eroja ti ko ni iyasọtọ pọ si (\({c}_{Ta}^{l}\)) ni ẹgbẹ omi ti wiwo ati dinku ida iwọn didun ti asọtẹlẹ nipasẹ idogba ipo to lagbara .(2) Imudara yii jẹ nitori otitọ pe wiwo-liquid ni wiwo lakoko LMD wa ni iwọntunwọnsi thermodynamic agbegbe, nitorinaa ga \({c}_{Ti}^{l}\) ṣe iranlọwọ lati mu ilọsiwaju \({c} _) {Ta} ^{l}\ Bakanna, giga \({c}_{Ti}^{s}\) ngbanilaaye lati dapọ Cu sinu awọn ohun elo lile, ati pe ifọkansi Cu ti o lagbara ninu awọn binders wọnyi yatọ lati bii 10% diẹdiẹ Idinku si awọn iye jẹ aifiyesi ni eti ti Layer aṣoju kekere (Afikun 6).Ni idakeji, yiyọkuro elekitirokemika ti Ag lati awọn ohun elo AgAu nipasẹ ECD jẹ iṣesi ti kii ṣe iwọntunwọnsi ti ko mu solubility ti Au pọ si ni awọn electrolyte.Ni afikun si LMD, a tun ni ireti pe awọn esi wa wulo fun awọn awakọ ipinle ti o lagbara, nibiti a ti ṣe yẹ pe aala ti o lagbara lati ṣetọju iwọntunwọnsi thermodynamic agbegbe nigba yiyọ alloy. Ireti yii ni atilẹyin nipasẹ otitọ pe iyipada ninu iwọn didun iwọn didun. ti awọn ipilẹ ti o wa ninu ipele ti a ti fiweranṣẹ ti ẹya SSD ni a ṣe akiyesi, ti o tumọ si I, pe lakoko aṣoju ti itu ti iṣan ligamenti ti o lagbara, ti o ni nkan ṣe pẹlu jijo ti awọn eroja aibikita.
Ati idogba.(2) Lati le ṣe asọtẹlẹ idinku nla ni ida ti o lagbara ni iwaju yiyọ alloy nitori jijo Ta, o tun jẹ dandan lati ṣe akiyesi gbigbe Ta ni agbegbe yiyọ alloy lati le ni oye ipinpin ipin to lagbara ni gbogbo alloy yiyọ Layer, eyi ti o jẹ ibamu pẹlu funfun Ejò ati Cu70Ag30 yo.Fun Cu70Ag30 yo (ila pupa ni Ọpọtọ. 5c), ρ(d) ni o kere ju idaji ti ipele ti a fi aṣoju fun.Eyi ti o kere julọ jẹ nitori otitọ pe iye lapapọ ti Ta ti o wa ninu apopọ lile ti o sunmọ eti ti Layer ti a yàn jẹ ti o tobi ju ni ipilẹ alloy.Iyẹn ni, fun d ≈ 230 μm \({S}_{s}(d){c}_{Ta}^{s}(d)\, > \,{S}_{t}{c} _ {Ta}^{0}\), tabi deede deede, idiwon ρ(d) = Ss(d)/St ≈ 0.35 tobi pupo ju isọtẹlẹ idogba lọ.(1) Ko si jijo\({c}_{Ta}^{0}/{c}_{Ta}^{s}(d)\approx. 0.2\).Eyi tumọ si pe apakan ti escaping Ta ni gbigbe lati iwaju iyapa si agbegbe ti o jinna si iwaju yii, titan kaakiri ninu omi ati lẹgbẹẹ wiwo-omi ti o lagbara, nibiti o ti tun pada.
Yi atunkọ ni ipa idakeji ti Ta jijo lati bùkún Ta lile binders, ati awọn lile ida pinpin le ti wa ni qualitatively salaye bi a iwontunwonsi ti Ta jijo ati redeposition.Fun Cu70Ag30 yo, ifọkansi Ag ninu omi n pọ si pẹlu jijẹ d (laini ti o ni aami brown ni 5b) lati dinku jijo Ta nipasẹ idinku Ta solubility, eyiti o yori si ilosoke ninu ρ (d) pẹlu jijẹ d lẹhin ti o de kere ju. .Eyi ṣe itọju ipin ti o lagbara ti o tobi to lati ṣe idiwọ pipin nitori iyapa ti mnu lile, eyiti o ṣalaye idi ti awọn ẹya ti o jẹ aṣoju ni Cu70Ag30 yo ni idaduro iduroṣinṣin igbekalẹ lẹhin etching.Ni ifiwera, fun bàbà funfun yo, jijo ati redeposition fere fagilee kọọkan miiran jade, Abajade ni o lọra idinku ninu okele ni isalẹ awọn fragmentation ala fun julọ ninu awọn aṣoju Layer, nlọ nikan kan gan tinrin Layer ti o da duro igbekale iyege nitosi aala ti awọn. aṣoju Layer.(Fig. 4b, Table 1).
Titi di isisiyi, awọn itupale wa ti dojukọ ni pataki lori ṣiṣe alaye ipa to lagbara ti jijo ti awọn eroja miscible ni alabọde yiyọ kuro lori ida ti o lagbara ati topology ti awọn ẹya ti a fiweranṣẹ.Jẹ ki a yipada ni bayi si ipa ti jijo yii lori isọdọkan ti eto bicontinuum laarin Layer ti a fi ranṣẹ, eyiti o waye nigbagbogbo lakoko LMD nitori awọn iwọn otutu sisẹ giga.Eyi yatọ si ECD nibiti coarsening ti fẹrẹ jẹ pe ko si lakoko yiyọ alloy, ṣugbọn o le fa nipasẹ annealing ni awọn iwọn otutu ti o ga julọ lẹhin yiyọkuro alloy naa.Titi di isisiyi, iṣọpọ lakoko LMD ti jẹ apẹrẹ labẹ arosinu pe o waye nitori itankale awọn eroja ti ko ṣee ṣe lẹgbẹẹ wiwo olomi-lile, ti o jọra si itọka kaakiri-dada ti awọn ẹya ECD nanoporous annealed.Nitorinaa, iwọn mnu naa ti jẹ apẹrẹ nipa lilo awọn ofin igbelowọn boṣewa ti o gbooro sii.
nibiti tc ti jẹ akoko isunmọ, ti ṣalaye bi akoko ti o kọja lẹhin aye ti iwaju delamination ni ijinle xi laarin Layer delamination (nibiti λ ni iye ibẹrẹ ti λ00) titi di opin idanwo delamination, ati atọka iwọn n = 4 tan kaakiri.Eq yẹ ki o lo pẹlu iṣọra.(3) Ṣe itumọ awọn wiwọn ti λ ati ijinna d fun igbekalẹ ikẹhin laisi awọn aimọ ni opin idanwo naa.Eyi jẹ nitori otitọ pe agbegbe ti o wa nitosi eti ti Layer ti a yàn gba to gun lati tobi ju agbegbe ti o sunmọ iwaju.Eyi le ṣee ṣe pẹlu awọn idogba afikun.(3) Ibaraẹnisọrọ pẹlu tc ati d.Ibasepo yii le ni irọrun gba nipa sisọ asọtẹlẹ ijinle yiyọ alloy gẹgẹ bi iṣẹ akoko, \({x}_{i}(t)=\sqrt{4p{D}_{l}t}\), eyi ti o fun tc( d ) = te − tf(d), nibiti te jẹ iye akoko gbogbo idanwo naa, \({t}_{f}(d)={(\sqrt{4p{D}_{l} {t}_{ e } }-d)}^{2}/(4p{D}_{l})\) ni akoko fun iwaju delamination lati de ijinle dogba si ijinle delamination ipari iyokuro d.Pulọọgi ikosile yii fun tc(d) sinu idogba.(3) Sọtẹlẹ λ(d) (wo afikun akọsilẹ 5).
Lati ṣe idanwo asọtẹlẹ yii, a ṣe awọn wiwọn ti iwọn ati aaye laarin awọn edidi lori awọn apakan agbelebu ni kikun ti awọn ẹya ti o jẹ aṣoju ti o han ni Nọmba Afikun 9 fun Cu mimọ ati Cu70Ag30 yo.Lati awọn ọlọjẹ laini papẹndikula si itọsọna delamination ni awọn aaye oriṣiriṣi d lati iwaju delamination, a gba iwọn apapọ λw (d) ti awọn edidi ọlọrọ Ta-ati aropin λs(d) laarin awọn edidi.Awọn wiwọn wọnyi ti han ni ọpọtọ.5d ati akawe pẹlu awọn asọtẹlẹ ti idogba.(3) ni Ọpọtọ Afikun 10 fun awọn iye oriṣiriṣi ti n.Ifiwera fihan pe atọka itankale oju ilẹ ti n = 4 n fun awọn asọtẹlẹ ti ko dara.Asọtẹlẹ yii ko ni ilọsiwaju ni pataki nipa yiyan n = 3 fun itọka olopobobo-mediated capillary coarsening, eyiti ọkan le ni irọra nireti lati pese ibamu to dara julọ nitori jijo Ta sinu omi.
Iyatọ pipo yii laarin ẹkọ ati idanwo kii ṣe iyalẹnu, niwon Eq.(3) ṣapejuwe iṣọpọ capillary ni ida iwọn didun igbagbogbo ρ, lakoko ti o wa ni LMD ida ti o lagbara ρ kii ṣe igbagbogbo.ρ yipada ni aaye laarin ipele ti a yọ kuro ni opin yiyọ alloy, bi o ṣe han ni ọpọtọ.5c.ρ tun yipada pẹlu akoko lakoko yiyọ awọn aimọ ni ijinle yiyọ ti o wa titi, lati iye ti iwaju yiyọ kuro (eyiti o jẹ isunmọ igbagbogbo ni akoko ati nitorinaa ominira ti tf ati d) si iye iwọn ti ρ (d) ti o han ni Ọpọtọ. 5c ti o baamu si akoko ikẹhin.Lati ọpọtọ.3d, o le ṣe iṣiro pe awọn iye iwaju ibajẹ jẹ nipa 0.4 ati 0.35 fun AgCu ati funfun Cu yo, ni atele, eyiti o ga julọ ni iye ikẹhin ti ρ ni akoko te.O ṣe pataki lati ṣe akiyesi pe idinku ninu ρ pẹlu akoko ti o wa titi d jẹ abajade taara ti wiwa ifọkansi ifọkansi ti eroja miscible (Ti) ninu omi.Niwọn igba ti ifọkansi Ti ninu awọn olomi n dinku pẹlu jijẹ d, ifọkansi iwọntunwọnsi ti Ti ni awọn okele tun jẹ iṣẹ idinku ti d, eyiti o yori si itusilẹ Ti lati awọn ohun elo ti o lagbara ati idinku ninu ida ti o lagbara ni akoko pupọ.Iyipada igba diẹ ninu ρ tun ni ipa nipasẹ jijo ati atunkọ ti Ta.Nitorinaa, nitori awọn ipa afikun ti itu ati atunṣe, a nireti pe idọti lakoko LMD yoo, gẹgẹbi ofin, waye ni awọn ipin iwọn didun ti kii ṣe igbagbogbo, eyiti yoo yorisi itankalẹ igbekalẹ ni afikun si isọdọkan capillary, ṣugbọn tun nitori itankale ninu olomi ati ki o ko nikan pẹlú awọn aala ri to-omi.
Awọn otitọ idogba.(3) Iwọn iwe adehun ati awọn wiwọn aaye fun 3 ≤ n ≤ 4 ko ni iwọn (Afikun Fig. 10), ni iyanju pe itu ati atunkọ kii ṣe nitori idinku wiwo ni ipa pataki ninu adanwo lọwọlọwọ.Fun coarsening capillary, λw ati λs ni a nireti lati ni igbẹkẹle kanna si d, lakoko ti eeya 5d fihan pe λs pọ si pẹlu d pupọ ni iyara ju λw fun Cu mimọ ati Cu70Ag30 yo.Lakoko ti imọ-ọrọ ti o ni ibatan ti o ṣe akiyesi itusilẹ ati atunkọ gbọdọ ni imọran lati ṣalaye awọn iwọn wọnyi ni iwọn, iyatọ yii ni a nireti ni agbara, nitori itusilẹ pipe ti awọn iwe ifowopamosi kekere ṣe alabapin si ilosoke ninu aaye laarin awọn iwe ifowopamosi.Ni afikun, awọn λs ti Cu70Ag30 yo de ọdọ iye ti o pọ julọ ni eti Layer laisi alloy, ṣugbọn otitọ pe λs ti yo idẹ mimọ tẹsiwaju lati pọ si monotonically le ṣe alaye nipasẹ ilosoke ninu ifọkansi Ag ninu omi, nibiti d ni a lo lati ṣe alaye ρ(d) ninu eeya 5c iwa aiṣedeede.Alekun ifọkansi Ag pẹlu jijẹ d n dinku jijo Ta ati itu binder, eyiti o yori si idinku ninu λs lẹhin ti o de iye ti o pọju.
Lakotan, ṣe akiyesi pe awọn iwadii kọnputa ti iṣakojọpọ capillary ni ida iwọn didun igbagbogbo fihan pe nigbati ida iwọn didun ba ṣubu ni isalẹ iloro kan ti isunmọ 0.329.30, awọn ajẹkù igbekalẹ lakoko iṣakojọpọ.Ni iṣe, iloro yii le dinku diẹ nitori pipin ati idinku iwin concomitant waye lori iwọn akoko ti o jọra si tabi tobi ju akoko yiyọ alloy lapapọ ni idanwo yii.Otitọ pe awọn ẹya ti a fun ni aṣẹ ni Cu70Ag30 yo ni idaduro iduroṣinṣin igbekalẹ wọn botilẹjẹpe ρ (d) wa ni isalẹ 0.3 ni apapọ iwọn d tọkasi pe pipin, ti eyikeyi, waye nikan ni apakan.Ibalẹ ida iwọn didun fun pipin le tun dale lori itu ati gbigba pada.
Iwadi yii fa awọn ipari pataki meji.Ni akọkọ, ati diẹ sii ni adaṣe, topology ti awọn ẹya ti a fiweranṣẹ ti a ṣe nipasẹ LMD le jẹ iṣakoso nipasẹ yiyan yo.Nipa yiyan yo lati dinku solubility ti ano immiscible A ti AXB1-X ipilẹ alloy ni yo, botilẹjẹpe opin, eto ti o ni iyanju le ṣee ṣẹda ti o ṣe idaduro iṣọkan rẹ paapaa ni awọn ifọkansi kekere ti ipilẹ ilẹ X ati iduroṣinṣin igbekalẹ. .O ti mọ tẹlẹ pe eyi ṣee ṣe fun ECD25, ṣugbọn kii ṣe fun LMD.Ipari keji, eyiti o jẹ ipilẹ diẹ sii, ni idi ti o wa ninu LMD iṣotitọ igbekalẹ le ṣe itọju nipasẹ yiyipada alabọde aṣoju, eyiti o nifẹ ninu funrararẹ ati pe o le ṣalaye awọn akiyesi ti alloy TaTi wa ni mimọ Cu ati CuAg yo ni , ṣugbọn tun ni diẹ sii ni gbogbogbo lati ṣe alaye pataki, awọn iyatọ aibikita tẹlẹ laarin ECD ati LMD.
Ni ECD, isokan ti eto naa jẹ itọju nipasẹ titọju oṣuwọn yiyọkuro aimọ ni ipele kekere X, eyiti o wa nigbagbogbo lori akoko fun agbara awakọ ti o wa titi, kekere to lati tọju nkan miscible to B ninu apopọ to lagbara lakoko yiyọ aimọ lati ṣetọju ṣinṣin iwọn didun.ida ρ ti tobi to lati dena pipin25.Ni LMD, oṣuwọn yiyọ alloy \(d{x}_{i}(t)/dt=\sqrt{p{D}_{l}/t}\) dinku pẹlu akoko nitori itankale awọn kainetik lopin.Nitorinaa, laibikita iru akopọ yo ti o kan nọmba Peclet nikan p, oṣuwọn delamination yarayara de iye kan ti o kere to lati daduro iye to to ti B ninu apopọ to lagbara, eyiti o han taara ni otitọ pe ρ ni delamination iwaju si maa wa to ibakan pẹlu akoko.Otitọ ati loke iloro pipin.Gẹgẹbi a ti ṣe afihan nipasẹ kikopa aaye alakoso, peeli oṣuwọn tun yarayara de ọdọ iye kekere to lati destabilize idagba ti mnu eutectic, nitorinaa irọrun dida awọn ẹya ti o ni ibatan topologically nitori iṣipopada gbigbọn ita ti lamellae.Nitorinaa, iyatọ ipilẹ akọkọ laarin ECD ati LMD wa ninu itankalẹ ti iwaju delamination nipasẹ ọna inu ti Layer lẹhin pipin ati ρ, dipo oṣuwọn delamination.
Ni ECD, ρ ati Asopọmọra wa titilai jakejado Layer latọna jijin.Ni LMD, ni idakeji, awọn mejeeji yatọ laarin ipele kan, eyiti o han ni kedere ninu iwadi yii, eyiti o ṣe afihan ifọkansi atomiki ati pinpin ρ jakejado ijinle awọn ẹya ti a ti fi silẹ ti a ṣẹda nipasẹ LMD.Awọn idi meji wa fun iyipada yii.Ni akọkọ, paapaa ni opin isokuso odo A, itọsi ifọkansi B ninu omi, eyiti ko si ni DZE, nfa itọsi ifọkansi A ninu alapapọ to lagbara, eyiti o wa ni iwọntunwọnsi kemikali pẹlu omi.Awọn gradient A, leteto, nfa gradient ρ inu Layer laisi awọn aimọ.Keji, jijo ti A sinu omi nitori ti kii-odo solubility siwaju modulates awọn aaye iyatọ ti ρ laarin yi Layer, pẹlu awọn solubility din ku iranlọwọ lati tọju ρ ti o ga ati ki o diẹ ẹ sii aṣọ ile lati ṣetọju Asopọmọra.
Nikẹhin, itankalẹ ti iwọn mnu ati isopọmọ laarin ipele ti a fiweranṣẹ lakoko LMD jẹ eka pupọ ju idakakiri-ipin kapilary coarsening ni ida iwọn didun igbagbogbo, gẹgẹ bi a ti ro tẹlẹ nipasẹ afiwe pẹlu isokan ti awọn ẹya ECD nanoporous annealed.Gẹgẹbi a ti han nibi, isodipupo ni LMD waye ni aaye ti o yatọ ni aaye ti o lagbara ati pe o ni ipa nigbagbogbo nipasẹ gbigbe kaakiri A ati B ni ipo olomi lati iwaju delamination si eti Layer ti o yapa.Awọn ofin wiwọn fun isunmọ iṣọn-ẹjẹ ti o ni opin nipasẹ dada tabi itankale olopobobo ko le ṣe iwọn awọn iyipada ni iwọn ati aaye laarin awọn idii laarin Layer ti a ti fiweranṣẹ, ni ro pe gbigbe A ati B ti o ni nkan ṣe pẹlu awọn gradients ifọkansi ito ṣe deede tabi awọn ipa kanna.Diẹ ṣe pataki ju idinku agbegbe ti wiwo naa.Idagbasoke ti ẹkọ ti o ṣe akiyesi awọn ipa oriṣiriṣi wọnyi jẹ ifojusọna pataki fun ojo iwaju.
Titanium-tantalum alakomeji alloys ni a ra lati ọdọ Arcast, Inc (Oxford, Maine) ni lilo 45 kW Ambrell Ekoheat ES induction ipese agbara ati omi ti o tutu omi idẹ.Lẹhin awọn igbona pupọ, gbogbo alloy ni annealed fun awọn wakati 8 ni iwọn otutu laarin 200 ° C. ti aaye yo lati ṣe aṣeyọri isokan ati idagbasoke ọkà.Awọn ayẹwo ti a ge lati inu ingot titunto si ni a fi oju-ara si awọn waya Ta ati ti daduro lati ọwọ roboti kan.Awọn iwẹ irin ti a pese sile nipasẹ alapapo adalu 40 g Cu (McMaster Carr, 99.99%) pẹlu Ag (Kurt J. Lesker, 99.95%) tabi Ti patikulu ni agbara giga nipa lilo 4 kW Ameritherm Easyheat induction alapapo eto titi ti o tituka pipe.awọn iwẹ.ni kikun kikan yo.Din agbara naa silẹ ki o jẹ ki iwẹ naa rú ati dọgbadọgba fun idaji wakati kan ni iwọn otutu ifasẹ ti 1240 ° C.Lẹhinna apa roboti ti wa ni isalẹ, a ti fi ayẹwo naa sinu iwẹ fun akoko ti a ti pinnu tẹlẹ ati yọ kuro fun itutu agbaiye.Gbogbo alapapo ti billet alloy ati LMD ni a ṣe ni oju-aye ti argon mimọ giga (99.999%).Lẹhin yiyọ alloy naa, awọn apakan agbelebu ti awọn ayẹwo jẹ didan ati ti a ṣe ayẹwo nipa lilo microscopy opiti ati ọlọjẹ microscopy elekitironi (SEM, JEOL JSM-6700F).Onínọmbà eroja ti a ṣe nipasẹ agbara dispersive X-ray spectroscopy (EDS) ni SEM.Awọn microstructure onisẹpo mẹta ti awọn ayẹwo ti a fiṣoṣo ni a ṣakiyesi nipasẹ itusilẹ ipele ọlọrọ Ejò ti o fẹsẹmulẹ ni ojutu 35% nitric acid (iwọn itupalẹ, Fluka).
A ṣe simulation naa nipa lilo awoṣe ti o ti ni idagbasoke tẹlẹ ti aaye ti ipele idawọle ti alloy ternary15.Awoṣe naa ni ibatan si itankalẹ ti aaye alakoso ϕ, eyiti o ṣe iyatọ laarin awọn ipele to lagbara ati omi, si aaye ifọkansi ci ti awọn eroja alloying.Awọn lapapọ free agbara ti awọn eto ti wa ni kosile bi
nibiti f (φ) jẹ agbara idena ilọpo meji pẹlu minima ni φ = 1 ati φ = 0 ti o ni ibamu si awọn okele ati awọn olomi, lẹsẹsẹ, ati fc (φ, c1, c2, c3) jẹ ilowosi kemikali si ominira iwọn didun ti n ṣalaye iwuwo agbara ti awọn ohun-ini thermodynamic alloy.Lati ṣe afiwe atunṣe ti Cu tabi CuTi yo sinu awọn alloy TaTi, a lo fọọmu kanna fc (φ, c1, c2, c3) ati awọn paramita gẹgẹbi ninu itọkasi.15. Lati yọ awọn ohun elo TaTi kuro pẹlu CuAg yo, a ti ṣe simplified eto quaternary (CuAg) TaTi si eto ternary ti o munadoko pẹlu awọn iṣiro oriṣiriṣi ti o da lori ifọkansi Ag, gẹgẹbi a ti ṣalaye ninu Akọsilẹ Afikun 2. Awọn idogba itankalẹ fun aaye alakoso ati awọn aaye ifọkansi ni a gba ni fọọmu iyatọ ni fọọmu naa
Nibo \({M}_{ij}={M}_{l}(1-\phi){c}_{i}\osi({\delta}_{ij}-{c}_{j} \ ọtun)\) jẹ matrix arinbo atomiki, ati Lϕ nṣe akoso awọn kinetics ti asomọ atomiki ni wiwo-omi-liquid.
Awọn data idanwo ti n ṣe atilẹyin awọn abajade iwadi yii ni a le rii ninu faili data afikun.Awọn paramita iṣeṣiro ni a fun ni alaye afikun.Gbogbo data tun wa lati ọdọ awọn onkọwe oniwun lori ibeere.
Wittstock A., Zelasek W., Biner J., Ọrẹ SM ati Baumer M. Nanoporous goolu catalysts fun iwọn kekere ti o yan gaasi-alakoso oxidative idapọ ti kẹmika.Imọ 327, 319-322 (2010).
Zugic, B. et al.Atunko ti o ni agbara ṣe ipinnu iṣẹ ṣiṣe katalitiki ti nanoporous goolu-fadaka alloy alloy.Omo orile-ede.16, 558 (2017).
Zeis, R., Mathur, A., Fritz, G., Lee, J. 和 Erlebacher, J. Platinum-ti a bo nanoporous goolu: ohun daradara kekere pt ikojọpọ electrocatalyst fun PEM idana ẹyin.Iwe akọọlẹ # 165, 65-72 (2007).
Snyder, J., Fujita, T., Chen, MW ati Erlebacher, J. Atẹgun idinku ninu nanoporous irin-ion olomi eroja electrocatalysts.Omo orile-ede.9, 904 (2010).
Lang, X., Hirata, A., Fujita, T. ati Chen, M. Nanoporous arabara irin/afẹfẹ amọna fun electrochemical supercapacitors.Nanotechnology orilẹ-ede.6, 232 (2011).
Kim, JW ati al.Imudara idapọ ti niobium pẹlu irin yo lati ṣẹda awọn ẹya la kọja fun awọn agbara elekitiriki.Iwe akosile.84, 497-505 (2015).
Bringa, EM ati bẹbẹ lọ Ṣe awọn ohun elo nanoporous sooro si itankalẹ?Nanolet.Ọdun 12, 3351-3355 (2011).