مدل سازی ترمودینامیکی رفتار ذوب نانو ذرات فلزی جاسازی شده در فاز زمینه

دمای ذوب یکی از مهمترین ویژگی‌های وابسته به اندازه در نانوذرات است. مطالعه تجربی دمای ذوب نانو ذرات بسیار پیچیده ‏است از این رو مدل‌های ریاضی مختلفی جهت پیش‌بینی دمای ذوب نانو ذرات آزاد و نانو ذرات جاسازی شده در فاز زمینه ارائه ‏شده است. با این حال اغلب این مدل‌ها صرفا بر مبنای خصوصیات فاز جامد ارائه شده‌اند و ویژگی‌های فاز مایع را در نظر نمیگیرند. ‏این امر موجب ‌می‌شود که نتایج حاصل از این مدل‌ها عمدتا با خطای زیادی همراه باشد. لذا ارائه مدل‌های جدید که دقت محاسباتی ‏بالاتری داشته باشند، امری ضروری است. در تحقیق حاضر، بر اساس محاسبه انرژی آزاد گیبس فاز جامد و مایع، مدلی ترمودینامیکی ‏جهت محاسبه دمای ذوب نانو ذرات جاسازی شده در فاز زمینه ارائه شده است‎.‎‏ مدل ارائه شده جهت محاسبه دمای ذوب در سه ‏سیستم متفاوت شامل نانو ذرات نقره در زمینه نیکل و نانوذرات سرب در زمینه مس و روی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد ‏که در سیستم‌های مورد مطالعه کاهش اندازه ذرات موجب افزایش دمای ذوب نانوذرات خواهد شد. مقایسه نتایج حاصل از مدل با ‏داده‌های تجربی و همچنین نتایج حاصل از مدل‌های موجود، دقت بالاتر مدل ارائه شده در مقایسه با سایر مدل‌ها را تایید ‌می‌کند. ‏علاوه بر اندازه، اثر شکل نانو ذرات بر دمای ذوب آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییر دمای ذوب با تغییر شکل ‏نانو ذرات تنها در نانوذرات کوچک‌تر از 10 نانومتر مشهود است.