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低角晶界与高角晶界的神秘：它们之间有什么惊人的差异？
在材料科学中，晶界是多晶材料中两个晶粒或结晶体之间的界面。晶界是一种二维缺陷，对材料的电导率和热导率有着明显的降低影响。许多晶界是腐蚀的首选位置，并且它们也是固体中新相沉淀的主要场所。此外，晶界还与许多蠕变机制有关。然而，晶界也会破坏位错在材料中的运动，因此，减小晶粒尺寸是一种常见的提高机械强度的方式，这一关系被称为Hall-Petch关系。
低角晶界（LAGB）和高角晶界（HAGB），在晶格错位的程度上，两者有着根本的差异。
根据晶粒间的错位程度，晶界可以分为低角晶界（错位小于约15度）和高角晶界（错位大于约15度）。通常，低角晶界由位错阵列组成，其性质和结构与错位的程度有关。而高角晶界的性质通常独立于错位的程度，这与材料的类型有关。相关的“特特殊界面”具有显著低于一般高角晶界的介面能量。
浪潮的形成，简单来说，涉及到的边界可能是倾斜边界，其中旋转轴与边界面平行。这可以被视为由于某些外力而弯曲的连续晶粒。插入位错能够减少晶格的弹性弯曲所伴随的能量，使得这些位错能保持两侧的持久错位。随着晶粒的进一步弯曲，为了适应变形，会引入越来越多的位错，最终形成低角晶界。
与低角晶界相比，高角晶界更为无序，并且有着较大的不匹配区域和相对开放的结构。
事实上，早期科学家们曾认为高角晶界可能是一种非晶或液体层，但后来随着电子显微镜的发展，直接观察到的晶界结构推翻了这一假设。现在公认的观点是，边界由结构单元组成，其依赖于两晶粒的错位程度及介面平面的性质。
晶界的能量和它的行为是非常复杂的。低角界的能量随着相邻晶粒之间的错位程度而变化，当错位达到高角界状态时，能量会更高。对于高角界，则更多地依赖于原子结构和其物理化学binding特性。部分研究结果显示，低Σ的简单关系可能会误导人们对于晶界能量的理解，而应该采取更全面的方式来探索这些变化来自于结构和化学的背景。
晶界是污染物富集的偏好位置，其形成的厚膜可以显著改变材料的性能。
如同晶界的能量一样，晶界的过量体积（Excess Volume）是另一重要特征。过量体积是指由于晶界的存在而产生的扩展程度，这种程度与污染物的分布和晶界的性质密切相关。随着科学技术进步，尤其是对奈米材料的观察与分析，研究者发现过量体积与基材的各种性能（如机械性质与电性质）之间的关系非常复杂。
晶界的迁移过程对于再结晶和晶粒增长具有重要影响，特别是低角晶界（LAGB）的运动将显著影响回复过程。这一过程通常受压力影响，边界的移动速度通常与压力成正比。整体上，低角晶界的移动速度相比高角晶界则显示出较低的流动性，主要是基于含有位错的结构，随着变形的进行，这种结构必须承受来自周围的压力。
高角晶界的结构决定了原子的转移能力，而这取决于晶粒之间的化学成分和温度。
近年来的研究表明，低角和高角晶界的移动都会受到粒子的影响，例如Zener锁定现象的影响，这一现象也是商业合金在热处理过程中常被利用来最小化或防止再结晶或晶粒增长的技术。结合当前对于晶界复合结构的理解，晶界不再被视为简单的界面，而是一种能够影响材料性能的多变层，提供了许多新的研究方向。
最后，晶界的性质及其对材料性能的影响正在逐渐被探索并表现出复杂的行为，这不禁让人思考：未来的材料科学会如何深刻改变我们对于晶界的认识与应用？
