表面效應對壓電納米線力電性能及行為的影響.pdf

1、表面效應作為小尺度效應的一種，對納米材料的材料性能和力學行為有著十分重要的影響，而壓電納米線（如氧化鋅）因為其優(yōu)異的性能受到廣泛關注。因此，研究表面效應對壓電納米線力學行為的影響，有著十分重要的意義。研究內容如下:
　　最近分子動力學模擬(MDS)結果表明，氧化鋅(ZnO)納米線的楊氏模量沿徑向非均勻分布?；谶@一發(fā)現，可以驗證心-殼(core-shell)模型的準確性，以及更準確地研究表面效應對ZnO納米線楊氏模量和電壓的影響。

2、為此，本文建立了能夠反映楊氏模量實際分布的layer-wise(LW)模型，并且利用該模型就算納米線的楊氏模量和電壓。通過把基于LW模型得到的有限元結果與C-S模型以及經典模型相比較，發(fā)現C-S模型并不能正確反映楊氏模量的分布情況，但是因為多余能量（由表面效應導致）與納米線直徑成線性關系，所以C-S模型能夠較準確地預測納米線的拉伸楊氏模量。與拉伸楊氏模量相比，彎曲楊氏模量對于楊氏模量的改變更加敏感，對于直徑小于10nm的薄納米線，C-S

3、模型將導致較大的誤差。而當直徑大于10nm時，C-S模型能夠較準確地表征納米線的彎曲楊氏模量。另外，本文還發(fā)現表面效應對電壓有很大的影響，這主要是壓電性能的改變導致的。
　　本文第二個主要工作是基于哈密爾頓原理，通過考慮表面效應產生的心部殘余應力，局部幾何非線性和矩形納米線全部四個表面的影響，得到壓電納米線的新振動方程。利用該方程研究了上述因素對壓電納米線振動的影響。在電壓的作用下得到納米線的振動頻率，并與楊-拉普拉斯模型（不考慮