表面效應(yīng)對(duì)壓電納米線力電性能及行為的影響.pdf

1、表面效應(yīng)作為小尺度效應(yīng)的一種，對(duì)納米材料的材料性能和力學(xué)行為有著十分重要的影響，而壓電納米線（如氧化鋅）因?yàn)槠鋬?yōu)異的性能受到廣泛關(guān)注。因此，研究表面效應(yīng)對(duì)壓電納米線力學(xué)行為的影響，有著十分重要的意義。研究?jī)?nèi)容如下:
　　最近分子動(dòng)力學(xué)模擬(MDS)結(jié)果表明，氧化鋅(ZnO)納米線的楊氏模量沿徑向非均勻分布。基于這一發(fā)現(xiàn)，可以驗(yàn)證心-殼(core-shell)模型的準(zhǔn)確性，以及更準(zhǔn)確地研究表面效應(yīng)對(duì)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(shí)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(guò)把基于LW模型得到的有限元結(jié)果與C-S模型以及經(jīng)典模型相比較，發(fā)現(xiàn)C-S模型并不能正確反映楊氏模量的分布情況，但是因?yàn)槎嘤嗄芰浚ㄓ杀砻嫘?yīng)導(dǎo)致）與納米線直徑成線性關(guān)系，所以C-S模型能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)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(duì)于楊氏模量的改變更加敏感，對(duì)于直徑小于10nm的薄納米線，C-S

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