Les métaux nanocristallins se caractérisent par la taille extrêmement petite de leurs cristaux, allant généralement de 1 à 100 nanomètres (nm). Cela contraste avec les métaux normaux, dont la taille des cristaux peut atteindre plusieurs micromètres (µm) ou plus. La taille plus petite des cristaux des métaux nanocristallins résulte des conditions de traitement uniques utilisées pour les produire, telles qu'une solidification rapide ou une déformation plastique sévère.

Voici les principales différences de taille des cristaux entre les métaux nanocristallins et les métaux normaux :

1. Taille des cristallites :La différence la plus évidente réside dans la taille des cristallites ou grains individuels qui composent le métal. Dans les métaux nanocristallins, la taille des cristallites est généralement inférieure à 100 nm, tandis que dans les métaux normaux, la taille des cristallites peut être de plusieurs micromètres ou plus.

2. Limites des grains :Les métaux nanocristallins ont une densité limite de grains nettement plus élevée en raison de la taille plus petite des cristaux. Les joints de grains sont les interfaces entre les cristallites adjacentes et jouent un rôle important dans la détermination des propriétés du métal.

3. Rapport surface/volume :Les métaux nanocristallins ont un rapport surface/volume plus élevé que les métaux normaux. En effet, la surface totale des nombreux petits cristallites est plus grande que la surface totale d’un nombre moins important de cristallites plus gros. L'augmentation du rapport surface/volume peut affecter la réactivité chimique et les propriétés physiques du métal.

4. Propriétés mécaniques :Les métaux nanocristallins présentent souvent des propriétés mécaniques améliorées, telles qu'une résistance et une dureté accrues, en raison de la structure granulaire unique et de la présence de joints de grains.

5. Propriétés thermiques :Les métaux nanocristallins peuvent présenter des propriétés thermiques différentes de celles des métaux normaux. Par exemple, ils peuvent présenter une conductivité thermique plus élevée ou des températures de fusion plus faibles en raison de la densité limite des grains plus élevée et de la plus petite taille des cristallites.

6. Propriétés électriques :Les propriétés électriques des métaux nanocristallins peuvent être très différentes de celles des métaux normaux. Les métaux nanocristallins peuvent présenter une résistivité électrique plus élevée en raison de la diffusion accrue des électrons aux joints de grains.

Dans l’ensemble, la taille réduite des cristaux des métaux nanocristallins conduit à des propriétés uniques qui diffèrent de celles des métaux normaux, ce qui les rend précieux pour diverses applications dans des domaines tels que la catalyse, les capteurs, le stockage d’énergie et les matériaux avancés.