Nanomalzemelerin
yeniden kristalizasyonu, polikristalin katılardaki grain boyutunun, aynı
fazdaki grainler arasında substans difüzyonuyla değişmesidir.
Nanomalzemeler oldukça geniş grain sınırlarına sahiptir ve bu
durum büyük miktarda serbest enerji oluşmasına yol açar, bu nedenle,
nanomalzemelerin yeniden kristallenmesi oldukça şiddetlidir; grain büyümesi oda
sıcaklığında bile meydana gelebilir. Doğal (kendiliğinden) tane büyümesi (toplu
yeniden kristallenme) kimyasal difüzyonun bir sonucu olarak meydana gelir; yani
konsantrasyon gradyanının olmadığı, ancak sıfır olmayan bir kimyasal potansiyel
gradyanının bulunduğu kimyasal alandaki difüzyondur. Farklı büyüklükteki
grainler arasındaki kimyasal potansiyel farkı, grainlerin toplam enerjisine yüzey
enerjisinin katkısından kaynaklanır. Bu enerjinin relatif önemi (büyüklüğü)
grainler küçüldükçe daha da büyür; dolayısıyla, diğer koşullar eşit olduğunda,
küçük grainler büyük olanlara kıyasla fazla enerjiye sahiptir. Homojen bir
polikristalin substansta kandiliğinden grain büyümesinin termodinamik nedeni
sistemde toplam enerjinin azalması olduğundan, kolektif yeniden kristallenme
prosesinde küçük grainlerin birçoğunun kaybolması nedeniyle büyük grainler
büyür. Yeniden kristallenme, aktivasyon enerjisi ile karakterizedir. Nanomalzemelerde
yeniden kristalizasyonda ortalama grain boyutu değişimi,
(D – D0)n ~
t
eşitliğiyle verilir; D0 ve D = ilk ve son halde
grain çapı, t = süre, n = 1-4
Yeniden kristalleştirme işleminin şiddeti (intensite) göz
önüne alındığında, nanomalzemelerin küçük grain boyutunu korumak için
sinterleme süresi ve sıcaklığı düşürülmelidir.
