A4 Coalescência Térmica (Perda Prematura de Propriedades)

Tópico

A elevada energia superficial dessas nanopartículas, característica já estabelecida por outro modelo desse grupo, produz, segundo o efeito Gibbs-Thomson, uma depressão na temperatura de sinterização dessas nanopartículas bem abaixo da temperatura de sinterização do mesmo material em sua forma maciça. Essa elevada energia superficial representa, para essas nanopartículas, um excesso de energia livre que o próprio material pode reduzir durante a sinterização. Quanto maior esse excesso de energia livre disponível, menor a temperatura na qual a sinterização se torna favorável. O fato de essa energia superficial ser maior em nanopartículas menores significa que, segundo o mesmo efeito Gibbs-Thomson, essa depressão na temperatura de sinterização é maior e, consequentemente, a temperatura efetiva de sinterização dessas nanopartículas é muito menor.

O fato de a temperatura de sinterização dessas nanopartículas ser tão baixa em comparação com a do mesmo material em sua forma maciça faz com que a coalescência térmica entre elas ocorra prematuramente, em temperaturas de serviço que jamais sinterizariam o mesmo material em sua forma maciça. Essa coalescência térmica progride através do mesmo estreitamento entre partículas que, usando o mesmo mecanismo, descreve outro modelo para um conjunto diferente de materiais: a sinterização de um metal em pó. A progressão dessa coalescência térmica, com o mesmo estreitamento entre partículas, faz com que essas nanopartículas anteriormente distintas se fundam em partículas muito maiores, perdendo suas identidades individuais no processo.

Portanto, esse modelo, com sua alta energia superficial e a coalescência térmica com a qual foi desenvolvido, faz com que essa mesma coalescência térmica, ao ampliar o espaço entre as partículas até que elas se fundam em partículas muito maiores, destrua o confinamento quântico descrito por outro modelo desse conjunto. Esse confinamento depende precisamente de essas nanopartículas permanecerem abaixo de um certo tamanho: quando essa coalescência térmica aumenta o tamanho efetivo dessas nanopartículas além desse limite, esse confinamento quântico deixa de existir e essas nanopartículas perdem, juntamente com sua identidade individual, as propriedades que dependiam desse mesmo confinamento quântico. O fato de essa perda prematura de propriedades ocorrer a uma temperatura muito mais baixa do que a esperada para o material equivalente em sua forma maciça torna essas nanopartículas muito mais vulneráveis ​​a essa coalescência térmica do que sua composição química por si só poderia sugerir.

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