Skip to main content
Erschienen in: Journal of Nanoparticle Research 3/2010

01.03.2010 | Research Paper

Molecular dynamics simulation of the sintering of metallic nanoparticles

verfasst von: Pengxiang Song, Dongsheng Wen

Erschienen in: Journal of Nanoparticle Research | Ausgabe 3/2010

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The sintering of two different-sized nickel nanoparticles is simulated by a molecular dynamics method in this work. The particles are partitioned into different regimes where tracing atoms are arranged to investigate the sintering kinetics. The detailed sintering process of two nanoparticles, 3.52 and 1.76 nm in diameter, respectively, is subsequently examined by the shrinkage ratio, gyration radius, mean square displacement, sintering diffusivity, and activation energy. A three-stage sintering scenario is established, and the layered structure shows a regime dependent behavior of diffusivity during the sintering process. Besides the surface diffusion, sintering of different-sized nanoparticles is found to be affected by a few other mechanisms.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
Zurück zum Zitat Anderson P (1997) Basic notions of condensed matter physics. Perseus, Cambridge Anderson P (1997) Basic notions of condensed matter physics. Perseus, Cambridge
Zurück zum Zitat Arcidiacono S, Bieri NR, Poulikakos D, Grigoropoulos CP (2004) On the coalescence of gold nanoparticles. Int J Multiph Flow 30:979–994MATHCrossRef Arcidiacono S, Bieri NR, Poulikakos D, Grigoropoulos CP (2004) On the coalescence of gold nanoparticles. Int J Multiph Flow 30:979–994MATHCrossRef
Zurück zum Zitat Cao LF, Xu GF, Xie D, Guo MX, Luo L, Li Z, Wang MP (2006) Thermal stability of Fe, Co, Ni metal nanoparticles. Phys Stat Sol (b) 243:2745–2755CrossRefADS Cao LF, Xu GF, Xie D, Guo MX, Luo L, Li Z, Wang MP (2006) Thermal stability of Fe, Co, Ni metal nanoparticles. Phys Stat Sol (b) 243:2745–2755CrossRefADS
Zurück zum Zitat Foiles SM (1985) Application of embedded-atom method to liquid transition metals. Phys Rev B 32:3409–3415CrossRefADS Foiles SM (1985) Application of embedded-atom method to liquid transition metals. Phys Rev B 32:3409–3415CrossRefADS
Zurück zum Zitat Hawa T, Zachariah MR (2006) Coalescence kinetics of unequal sized nanoparticles. Aerosol Sci 37:1–15CrossRef Hawa T, Zachariah MR (2006) Coalescence kinetics of unequal sized nanoparticles. Aerosol Sci 37:1–15CrossRef
Zurück zum Zitat Hawa T, Zachariah MR (2007) Molecular dynamics simulation and continuum modelling of straight-chain aggregate sintering: development of a phenomenological scaling law. Phys Rev B 76:054109CrossRefADS Hawa T, Zachariah MR (2007) Molecular dynamics simulation and continuum modelling of straight-chain aggregate sintering: development of a phenomenological scaling law. Phys Rev B 76:054109CrossRefADS
Zurück zum Zitat Jin ZH, Lu K (1998) Melting of surface-free bulk single crystals. Philos Mag Lett 78:29–35CrossRef Jin ZH, Lu K (1998) Melting of surface-free bulk single crystals. Philos Mag Lett 78:29–35CrossRef
Zurück zum Zitat Koch W, Friedlander SK (1990) The effect of particle coalescence on the surface area of a coagulating aerosol. J Colloid Interface Sci 140:419–427CrossRef Koch W, Friedlander SK (1990) The effect of particle coalescence on the surface area of a coagulating aerosol. J Colloid Interface Sci 140:419–427CrossRef
Zurück zum Zitat Koparde V, Cummings P (2007) Sintering of titanium dioxide nanoparticles: a comparison between molecular dynamics and phenomenological modeling. J Nanopart Res 10:11069–11182 Koparde V, Cummings P (2007) Sintering of titanium dioxide nanoparticles: a comparison between molecular dynamics and phenomenological modeling. J Nanopart Res 10:11069–11182
Zurück zum Zitat Lewis LJ, Jensen P, Barrat JL (1997) Melting, freezing and coalescence of gold nanoclusters. Phys Rev B 56:2248–2257CrossRefADS Lewis LJ, Jensen P, Barrat JL (1997) Melting, freezing and coalescence of gold nanoclusters. Phys Rev B 56:2248–2257CrossRefADS
Zurück zum Zitat Mazzone AM (2000) Coalescence of metallic clusters: a study by molecular dynamics. Philos Mag B 80:95–111CrossRefADS Mazzone AM (2000) Coalescence of metallic clusters: a study by molecular dynamics. Philos Mag B 80:95–111CrossRefADS
Zurück zum Zitat Panigrahi BB (2007) Sintering and grain growth kinetics of ball milled nanocrystalline nickel powder. Mater Sci Eng A 460–461:7–13 Panigrahi BB (2007) Sintering and grain growth kinetics of ball milled nanocrystalline nickel powder. Mater Sci Eng A 460–461:7–13
Zurück zum Zitat Raut JS, Bhagat RB, Fichthorn KA (1998) Sintering of aluminum nanoparticles: a molecular dynamics study. Nanostruct Mater 10:837–851CrossRef Raut JS, Bhagat RB, Fichthorn KA (1998) Sintering of aluminum nanoparticles: a molecular dynamics study. Nanostruct Mater 10:837–851CrossRef
Zurück zum Zitat Shi FG (1994) Size dependent thermal vibration and melting in nanocrystals. J Mater Res 9:1307–1313CrossRefADS Shi FG (1994) Size dependent thermal vibration and melting in nanocrystals. J Mater Res 9:1307–1313CrossRefADS
Zurück zum Zitat Song PX, Wen DS, Guo ZX, Korakianitis T (2008) Oxidation investigation of nickel nanoparticles. Phys Chem Chem Phys 10:5057–5065CrossRefPubMed Song PX, Wen DS, Guo ZX, Korakianitis T (2008) Oxidation investigation of nickel nanoparticles. Phys Chem Chem Phys 10:5057–5065CrossRefPubMed
Zurück zum Zitat Tsyganov S, Kastner J, Rellinghaus B, Kauffeldt T, Westerhoff F, Wolf D (2007) Analysis of Ni nanoparticle gas phase sintering. Phys Rev B 75:045421CrossRefADS Tsyganov S, Kastner J, Rellinghaus B, Kauffeldt T, Westerhoff F, Wolf D (2007) Analysis of Ni nanoparticle gas phase sintering. Phys Rev B 75:045421CrossRefADS
Zurück zum Zitat Wakai F (2006) Modelling and simulation of elementary processes in ideal sintering. J Am Ceram Soc 89:1471–1484CrossRef Wakai F (2006) Modelling and simulation of elementary processes in ideal sintering. J Am Ceram Soc 89:1471–1484CrossRef
Zurück zum Zitat Zeng P, Zajac S, Clapp P, Rifkin JA (1998) Nanoparticle sintering simulations. Mater Sci Eng A 252:301–306CrossRef Zeng P, Zajac S, Clapp P, Rifkin JA (1998) Nanoparticle sintering simulations. Mater Sci Eng A 252:301–306CrossRef
Metadaten
Titel
Molecular dynamics simulation of the sintering of metallic nanoparticles
verfasst von
Pengxiang Song
Dongsheng Wen
Publikationsdatum
01.03.2010
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Journal of Nanoparticle Research / Ausgabe 3/2010
Print ISSN: 1388-0764
Elektronische ISSN: 1572-896X
DOI
https://doi.org/10.1007/s11051-009-9718-7

Weitere Artikel der Ausgabe 3/2010

Journal of Nanoparticle Research 3/2010 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.