功能梯度 Cu-Ni 纳米线的力学与振动特性：一项分子动力学研究
材料科学
2020-07-15 v4
摘要
功能梯度材料（FGM）是一类由两种（或更多）不同组分构成、具有连续变化成分分布的先进材料。随着纳米技术的发展，FGM 的应用已从传统用途转向精密的微纳尺度电子器件与能量转换器件。因此，研究不同 FGM 纳米结构的力学与振动特性，对于探索其在各类应用中的可行性至关重要。本研究首次采用分子动力学（MD）模拟，考察径向梯度 Cu-Ni FGM 纳米线（NW）的力学与振动特性。在所考虑的 FGM 纳米线中，Cu 与 Ni 沿径向的分布遵循幂律、指数与 sigmoid 函数。我们的结果表明，分布函数参数在调控 FGM 纳米线的力学（弹性模量与极限抗拉强度）与振动（固有频率与品质因子）特性方面起着重要作用。研究还表明，无论纳米线直径如何，FGM 纳米线的弹性模量均可借助 Tamura 与 Reuss 细观力学模型以较好精度预测。我们发现，Euler-Bernoulli 梁理论低估了 FGM 纳米线的固有频率，而 He-Lilley 模型与 MD 结果十分接近。有趣的是，由于其非对称截面，FGM 纳米线总是表现出拍振。最后，这是首项在原子尺度上研究 FGM、并将 MD 模拟与连续介质理论及细观力学模型直接比较以理解支配纳米尺度 FGM 纳米线力学与振动特性潜在机制的 work。
引用
@article{arxiv.1911.07131,
title = {Mechanical and Vibrational Characteristics of Functionally Graded Cu-Ni Nanowire: A Molecular Dynamics Study},
author = {Mahmudul Islam and Md Shajedul Hoque Thakur and Satyajit Mojumder and Abdullah Al Amin and Md Mahbubul Islam},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.07131},
year = {2020}
}
备注
45 pages, 11 figures