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基金项目:
国家自然科学基金青年项目(11404235)
分类号:
O414.1
DOI:
10.16355/j.tyut.1007-9432.20230836
期刊号:
2024,55(03)
收稿日期:
修回日期:
| 通讯作者 | 单位 |
| 李慧 | 太原理工大学材料科学与工程学院 |
摘要:
【目的】 纳米材料杨氏模量与其对应的大块材料的杨氏模量完全不同，并且具有明显的尺度依赖性，然而纳米材料杨氏模量随尺度的变化却是多样且复杂的。一些金属纳米材料杨氏模量随着尺度减小而增大，并高于块体杨氏模量值；而一些半导体纳米材料的杨氏模量却随尺度的减小而降低，且低于块体杨氏模量值。这种相反的变化趋势的原因却并不清楚。【方法】 基于纳米热力学理论，以纳米材料结合能为基础，从原子势函数与材料杨氏模量的内在关系出发，引入反映材料原子键本质的参数，详细推导了纳米材料杨氏模量定量解析过程，阐述了金属、非金属等纳米材料杨氏模量值和其随尺度的变化规律；揭示了纳米材料表面模量、内部模量对体系杨氏模量的贡献，并利用材料参数阐明纳米材料杨氏模量与尺度、原子键的物理关系。【结果】 所构建的理论解析模型对零维纳米颗粒、一维纳米线和二维纳米薄膜的杨氏模量都进行了成功的预测。
关键字:
纳米材料；杨氏模量；尺度效应；热力学；结合能;