1。表面積と体積比：
材料のサイズが小さくなると、表面積と容積の比率が増加します。これは、原子の大部分がバルクと比較して材料の表面にあることを意味します。表面原子は、一般に、内部の原子と比較して異なる原子配置と結合環境を持っています。これにより、材料特性の変動につながる可能性があります。
2。量子効果：
ナノスケールでは、量子効果がより顕著になります。量子力学は、原子レベルと亜原子レベルでの物質の挙動を支配します。材料が縮小すると、量子閉じ込め効果と波粒子の二重性が重要な役割を果たし始めます。これらの効果は、材料のエネルギーレベル、電子特性、および機械的挙動を変える可能性があります。
3。原子間相互作用：
小さな構造では、原子間の原子間相互作用がより支配的になります。欠陥、不純物、および表面の不規則性は、材料の全体的な挙動により顕著な影響を与える可能性があります。原子間相互作用は、材料の強度、延性、およびその他の機械的特性に影響を与える可能性があります。
4。粒の境界と脱臼：
結晶材料では、穀物の境界と転位の存在が物質的な行動に影響を与える可能性があります。材料サイズが小さくなると、単位体積あたりの粒界の境界の数と脱臼が増加します。これらの欠陥は、亀裂の核形成部位として作用し、材料の強度と靭性に影響を与えます。
5。表面のエネルギーとストレス：
ナノスケールでは、表面エネルギーが重要な要因になります。より小さな材料のより高い表面エネルギーは、反応性の増加、拡散の強化、および機械的特性の変化につながる可能性があります。さらに、より小さな構造は、表面の張力と格子の不一致により、より高い内部応力を発生させる可能性があり、それが彼らの行動に影響を与える可能性があります。
6。結合の変化：
特定の材料では、サイズの減少は結合性の変化につながる可能性があります。たとえば、一部の材料は、サイズが減少するにつれて金属製から共有結合への移行を受ける場合があります。この結合の変化は、材料の特性を大幅に変える可能性があります。
これらの要因により、材料は、バルクの対応物と比較して、ナノスケールで異なる機械的、電気的、熱的、磁気特性を示すことができます。希望するパフォーマンスと機能を確保するために、ナノスケールで材料を設計および操作する際に、これらのサイズの効果を慎重に研究および理解することが重要です。
