纳米孔洞对锑化钴热电材料抗断性能影响的微观模拟开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

热电材料是一种绿色环保能源材料,也是能将热能和电能进行直接相互转换的功能材料,与其他能量转换材料相比,这种材料的热电转换具有如下优点:重量轻、无污染、无噪音、安全可靠,能够在恶劣环境下工作,因而在制冷和发电方面具有重要的应用价值和广泛的应用前景。

热电材料性能由热电材料的性质决定,为了进一步提高热电材料的热电性能,可采用两种方法:1、在材料的晶体结构中通过掺杂调整电性能;2、通过引入额外的声子散射,进一步降低晶格热导率。填充方钴矿类热电材料就是具有上述两种特点的新型高效热电材料,它不仅具有优异的电性能,而且可以通过掺杂或填充原子引入额外的声子散射,使晶格热导率大大降低。方钴矿材料具有较大的霍尔迁移率,较大的电导率和适中的赛贝克系数,因此被认为是应用前景最高的中温区热电材料之一。

热电材料是热电发电系统的重要组成部分,一般在因太阳光光照强度日夜交替而周期变化的环境中工作,由此产生的循环热载荷和循环机械载荷不仅会导致热电材料热电性能的下降,而且会严重影响热电材料工作的稳定性和可靠性。因此,开发高效热电发电系统不仅要求用来制备热电器件的热电材料具有优越的热电转换性能,同时要求热电材料在服役环境下具备稳定可靠的力学性能。研究热电材料的基本力学性能和变形机理对开发高效热电系统具有十分重要的理论指导意义。

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2. 研究的基本内容与方案

方钴矿化合物是一类很有应用前景的中温热电材料,深入了解锑化钴的力学行为与微观结构缺陷的关系对该材料的规模化应用具有重要意义。本论文以锑化钴(cosb3)为研究对象,围绕纳米孔洞对锑化钴热电材料力学行为的影响展开研究。采用分子动力学方法,对含纳米孔洞的单晶块体cosb3热电材料进行微观模拟计算,揭示原子尺度下含纳米孔洞的单晶锑化钴热电材料的破坏规律。

技术方案:

1)建立晶胞模型:cosb3晶胞为复杂体心立方晶体,每个cosb3晶胞有8个cosb3,每个co原子周围都有6个邻近的sb,这6个sb原子形成八面体结构,每个sb原子的近邻有2个sb和2个co原子,这4个原子形成四面体结构。晶格常数a0=9.04aring;,原子占位为co:(0.25, 0.25, 0.25); sb:(0 ,0.3348, 0.1570)。根据上述晶体结构和相应参数,在笛卡尔坐标系下确定一个晶胞内所有原子的位置坐标。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,基本确立研究思路,完成开题报告。

第4-5周:建立含纳米孔洞的cosb3原子模型。

第6-8周:建立cosb3力学行为模拟的分子动力学模拟方法。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 杨绪秋等。锑化钴热电材料热-力学性能的分子动力学研究[m]。武汉理工大学出版社,2017年。

[2] 文玉华等。分子动力学模拟的主要技术[j]。力学进展,2003, 33(1),65-73.

[3] hoffmann kh,schreiber m.computational physics.berlin heidelberg:spfinger-verlag, 1 996.268.326.【76】berendsen hjc,postmajpm

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