Cu单晶纳米薄膜力学性能的计算模拟研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1课题背景及意义

纳米科技自90年代初开始迅速发展,并有了显著的进步,且已在微电子和光电子材料与器件、新型功能材料、高性能结构材料等战略性新兴产业领域得到广泛应用。

随着微/纳机械电子系统技术的发展,工业界对材料的性能有了更高的要求,因此人们开始开发纳米材料的潜在应用价值。纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸 (0.1-100 nm) 的材料或由它们作为基本单元构成的多晶体系。通常,根据材料具有纳米尺度的维数,可将其划分为:零维,即空间三维都处于纳米尺度,包括原子团簇、纳米颗粒、粉体等;一维,即空间三维中有两维处于纳米尺度,包括纳米丝、纳米管等;二维,即空间三维中只有一维处在纳米尺度,包括纳米薄膜、纳米带等;三维块体材料,即本身在空间三维都不具有纳米尺度,但构成材料的基本单元具有纳米尺度,如纳米晶体[1]。其中,纳米薄膜因其优异的力学、光学、电磁学等性能,已成为微/纳机械电子系统的首选材料[2]

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

(1) 文献调研,查阅相关资料,了解国内外cu单晶纳米薄膜的研究概况和发展趋势,以及本课题与社会、健康、安全、成本和环境等因素的关系。

(2) 学习并熟练掌握分子动力学模拟方法,在此基础上构建基于分子动力学模拟的cu单晶纳米薄膜模型,并确认分子动力学模拟中适用于研究金属cu力学性能的势函数,执行分子动力学模拟。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,确定“cu单晶纳米薄膜力学性能的计算模拟研究”的技术方案,并完成开题报告;

第4-5周:按照设计方案,构建基于分子动力学模拟的cu单晶纳米薄膜模型,并确认分子动力学模拟中适用于研究金属cu力学性能的势函数;

第6-10周:利用分子动力学模拟,完成不同尺寸、不同应变速率下cu单晶纳米薄膜的力学性能的相关数据的计算;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 肖时芳. 纳米结构金属及合金热力学性能的原子模拟[d]. 湖南大学, 2007.

[2] 贾丁. 基于分子动力学的纳米薄膜力学行为研究[d]. 哈尔滨工业大学, 2012.

[3] 熊伟麟. 铜纳米材料的制备表征与性能研究[d]. 中国科学技术大学, 2018.

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