收藏本站

氧化锌纳米线力学性能的实验和理论纳米力学研究

【摘要】:力学性能是材料最基本的物理性能之一,对纳米材料力学性能及其尺寸效应的研究不仅有助于揭示小尺度下结构-性能的内在关联,也对微纳机电器件的发展具有指导意义,而定量化的表征和测量技术是认识尺寸效应规律的前提。本文完善了扫描电子显微镜(SEM)中的原位单轴拉伸方法,保证了纳米线轴向的良好对中和应力-应变曲线的准确测量。以轴向为[0001]的,高质量的氧化锌(ZnO)单晶纳米线为研究对象,获得了拉伸模量、断裂强度、断裂应变等性能参数的可靠的实验结果。在此基础上,建立了弹性模量和强度性能尺寸效应的理论模型。 对于一系列直径为18~204nm的ZnO纳米线测量的拉伸模量表现随直径减小而增大的尺寸效应。直径小于120nm左右时,拉伸模量的增大趋势起初弱于本研究组此前测量的弯曲模量;当直径继续减小到30nm以下时,拉伸模量很快增大并与弯曲模量趋近。基于包含自由表面和应变梯度项的能量方法,本文求解了纳米线径向的弛豫应变函数,并首次阐明了“芯-壳”复合结构模型中的表面层厚度的物理意义。弛豫应变函数的形态随纳米线直径的变化很好地解释了实验中加载方式对尺寸效应行为的影响。 虽然表面弛豫是弹性模量的尺寸效应最基础的机制,弛豫表面的原子结构的直接观察目前仍有相当的挑战性。本文结合球差校正的高分辨透射电子显微术和基于密度泛函理论的模拟,首次直接观察并在亚埃尺度测量了ZnO{1010}表面的弛豫应变特征及其在表面以下的分布,从而证实了有关ZnO表面原子结构的普遍预测,并支持了上述弛豫应变函数的模型。本文还在ZnO{1010}表面首次观察到了一种重构现象,展现了表面丰富的结构行为。 对于一系列直径为18~114nm的ZnO单晶纳米线,原位SEM实验测量的断裂强度和断裂应变表现显著的分散性,同时,强度的下限随直径减小而显著增加,改进形式的指数标度律很好描述了这一尺寸效应。基于原位阴极荧光光谱实验和单轴拉伸过程的分子动力学模拟,本文证实ZnO纳米线中存在的原子空位(点缺陷)的数量与直径有关,并且点缺陷的数量和空间构型都会影响强度性能。从而本文最终提出,Griffith的经典断裂力学仍然适用于单晶纳米线,而“关键缺陷”尺寸的核心概念对应于点缺陷的有效数量。这个简单的模型可能成为理解纳米尺度的强度性能的基础。

下载App查看全文

(如何获取全文? 欢迎:、、)

支持CAJ、PDF文件格式


【相似文献】
中国期刊全文数据库 前15条
1 潘光虎;张琦锋;张俊艳;吴锦雷;;砷掺杂的ZnO纳米线的发光特性[J];物理化学学报;2006年11期
2 王小华;张健;朱自强;朱建中;;氧化锌纳米线尿酸氧化酶固定性能(英文)[J];功能材料与器件学报;2009年02期
3 张克良;范新会;于灵敏;马雪红;严文;;ZnO纳米线的制备及其光学性能[J];材料科学与工程学报;2007年03期
4 潘志峰;袁一方;刘慧;张利宁;;基于多孔氧化铝模板的一维ZnO纳米线的制备[J];半导体技术;2007年10期
5 潘志峰;袁一方;刘慧;张利宁;;基于多孔氧化铝模板的ZnO纳米线的制备[J];半导体光电;2008年01期
6 张克华;王俊海;谷翠萍;黄家锐;;ZnO微纳米结构的制备及其光学性能(英文)[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年03期
7 潘志峰;陈长青;李云涛;唐伟跃;李立祥;;掺锂氧化锌纳米线的光致发光特性[J];半导体光电;2011年04期
8 王丹丽;阮永丰;张灵翠;邱春霞;房东玉;杨红波;;用电沉积法在氧化铝模板中制备氧化锌纳米线的研究[J];人工晶体学报;2010年05期
9 吉元;卫斌;王丽;张隐奇;谢雪松;吕长志;张跃飞;;钨电极与氧化锌纳米线接触的电学特性[J];北京工业大学学报;2009年09期
10 贺永宁;张雯;崔吾元;崔万照;张瑞智;徐友龙;;ZnO纳米线阵列膜的自组装生长及其金属接触特性[J];硅酸盐学报;2010年01期
11 贺英;王均安;桑文斌;高利聪;周利寅;;氧化锌纳米线自组装定向生长动力学研究[J];化学学报;2007年12期
12 袁艳红;赵华;陈锐;王相虎;林璠;;不同波长光激发下氧化锌纳米线的发光特性研究[J];上海电机学院学报;2009年02期
13 张雯;贺永宁;张庆腾;崔吾元;侯洵;;ZnO纳米线阵列的籽晶控制生长及其紫外探测性能[J];硅酸盐学报;2010年01期
14 唐斌;邓宏;税正伟;张强;谌贵辉;;自催化方式制备ZnO纳米线及光致发光特性[J];半导体技术;2010年03期
15 谌小斑;贺英;张文飞;;ZnO纳米线及其器件研究进展[J];微纳电子技术;2008年10期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 阮伟东;王春旭;纪楠;吕志成;韩晓霞;赵纯;周吉;赵冰;;化学气相沉积制备ZnO纳米线薄膜及其SERS活性的初步研究[A];第十四届全国分子光谱学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王小华;一维氧化锌纳米材料传感性能研究[D];华东师范大学;2006年
2 方彦俊;氧化锌纳米线的制备及其发光与电输运研究[D];浙江大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 张利宁;模板法制备氧化锌纳米线及其微结构研究[D];曲阜师范大学;2005年
2 张文剑;一维半导体纳米材料的制备与性能研究[D];兰州大学;2007年
3 夏召蕾;氧化锌纳米线的可控制备及其应用研究[D];浙江大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978


{bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育app}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bckbet}|
{uc8}| {uc8体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐城}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {UC体育}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}|