納米晶體材料的振動特性及熱學性質(zhì)研究.pdf

1、納米材料是80年代中期發(fā)展起來的一種具有全新結構的材料,由于其不同于常規(guī)材料的特殊性質(zhì)而成為當代物理學、化學以及材料科學等學科研究的熱門課題之一.本文旨在探索納米材料尤其是一維納米晶體材料的振動特性及熱力學方面的一些特殊性質(zhì).通過大量文獻調(diào)研,發(fā)現(xiàn)在納米材料的振動特性以及熱力學方面的研究領域還有很多不足,甚至可以說還有很多并未涉及到的地方.在緒論部分詳細論述了納米材料熱力學性質(zhì)的研究進展后,根據(jù)納米材料的特殊結構,考慮到一維問題的直觀性

2、和簡潔性,本文建立了一維納米隨機鏈模型,在該模型中,晶粒大小以及各晶粒內(nèi)原子間的最近鄰力作用常數(shù)隨機分布;利用點陣動力學的方法、負本征值理論以及五對角厄米矩陣本征矢量算法,在考慮原子間次近鄰相互作用的前提下,計算了一維納米材料的振動特性以及一些熱力學物理量,并對計算結果作了系統(tǒng)的分析.作為比較,我們還計算了一維單晶體以及一維無序體系對應的性質(zhì).計算結果表明,納米材料的聲子態(tài)密度在低頻端比單晶體的高,隨著晶粒大小的減小,其低頻段的聲子態(tài)密

3、度增大,而且,納米材料的聲子態(tài)密度形狀與單晶體以及無序體系也有很大的不同,這與已有的實驗及理論研究結果符合得很好;與電子態(tài)相似,納米材料的聲子態(tài)也具有局域的特性,而且,這種特性與顆粒大小、系統(tǒng)大小、頻率大小等有著密切的聯(lián)系,隨著頻率的增大,局域化程度越高,這方面的研究在文獻中還從未有過報導;與單晶體以及無序體系相比,納米材料具有獨特的熱力學性質(zhì),比如:高比熱、高熵值等,這些參量本身也與溫度、顆粒大小等因素有直接的關系.研究的結果還發(fā)現(xiàn),