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从液态到固态：纳米晶体材料如何在瞬间变化？
纳米晶体材料（NC材料）是一种具有只有几纳米晶粒大小的多晶材料。这些材料填补了无长程有序的无定形材料与传统粗粒材料之间的空隙。纳米晶体材料的定义各有不同，但通常被认为晶粒大小在100纳米以下的材料即属于该类，而晶粒大小在100至500纳米之间的则被认为是“超细”晶粒。纳米晶体样品的晶粒大小可透过X射线衍射进行估算，在具有非常小的晶粒大小的材料中，衍射峰会变得更加宽广。
纳米晶体材料的独特性在于它们能填补结构材料中最小的晶粒大小与拥有最大物理强度之间的差距。
合成方法
纳米晶体材料的制备可采用几种方法，这些方法通常依据材料在形成纳米晶体最终产品之前所经历的物质相而分类。
固态处理
固态工艺不涉及熔化或蒸发材料，通常在相对较低的温度下进行。机械合金化、高能球磨等都是一些例子。
液态处理
纳米晶体金属可通过从液态快速凝固而生成，如熔旋技术，这通常生成一种无定形金属，后续可通过加热超过结晶温度将其转变为纳米晶体金属。
气相处理
纳米晶体材料的薄膜可通过化学气相沉积等气相沉积过程制造。
溶液处理
某些金属，特别是镍及镍合金，可以通过电沉积制作成纳米晶体箔。
机械性能
纳米晶体材料在机械性质上相比粗晶粒材料表现出卓越的性能。由于纳米晶体材料中的晶界体积分数可能高达30%，这一无定形晶界相对材料机械性能的影响显著。
纳米晶体金属的优异屈服强度源于晶界强化，晶界在阻止位错运动方面极为有效。
纳米晶体金属
纳米晶体金属的屈服强度主要由于晶界强化，因为晶界非常有效地阻挡了位错的运动。随着晶粒尺寸的减小，临界屈服应力随之增加。
纳米晶体陶瓷
虽然陶瓷的机械行为通常受缺陷（如多孔性）主导，但在高密度陶瓷样品中也观察到了晶粒尺寸强化的现象。此外，纳米晶体陶瓷比粗陶瓷更快速地烧结，进而导致更高的密度和优异的机械性能。
处理技术
尽管纳米晶体材料的合成相对简单，将它们转化为大型组件时仍存在困难。延长的高温暴露会导致纳米晶体材料的粗化，因此需要低温和快速致密化技术来将这些材料处理为大块组件。
目前，在纳米晶体材料的研究中，我们已经看到了许多潜在的技术，例如火花等离子体烧结或超声波增材制造的应用。但是，如何将这些先进的纳米晶体技术推广到商业规模仍然是未来的重要挑战。
纳米晶体材料的热稳定性通常较低，但透过合金化和其他技术，可以提高其耐高温性能。
在探索这些材料的过程中，他们的液态到固态变化无疑展示了纳米科技的潜力，然而我们需要思考，未来的纳米晶体材料会在其他领域发挥什么样的作用呢？
