《納米非鍵合界面的力學與能量傳遞過程研究》是依託清華大學，由徐志平擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：納米非鍵合界面的力學與能量傳遞過程研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：徐志平
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
納米尺度界面，特別是由靜電、van der Waals力和氫鍵等非鍵合相互作用結合的界面，是納米機械電子器件和多功能納米複合材料性質的決定性因素。對其力學性質（剛度、強度）和能量輸運行為（熱傳導，電子輸運），不僅是材料、器件設計最佳化的基礎，也是理解自然、生物和工程材料中基本物理過程的關鍵。作為一個新興的課題，實驗技術在空間和時間尺度上的精度不足，同時基於經典連續介質和細觀力學的理論框架又不足以描述納米尺度的特徵結構和非經典效應，這些原因導致目前對這一課題的理解相當缺乏。本項目擬採用多尺度、多物理場計算模擬的方法進行系統研究，主要的研究目標為（1）計算幾種代表性界面（金屬、半導體、高分子等）的熱、電傳導率，以及其與分子結構、環境條件的關係；（2）基於第一原理和分子動力學模擬的結果，建立納米界面能量傳遞過程的宏微觀理論與控制方程，構建跨尺度的計算框架；（3）提出新型納米機電器件和能源材料設計。
結題摘要
非鍵合界面的力學與能量輸運過程是微納米尺度力學、物理現象的基本機制，決定了相關器件、材料套用的性能。本項目通過理論與計算模擬方法對碳納米材料之間及其與金屬、半導體、水等不同材料之間界面的力學載荷傳遞、熱學電學耦合等問題進行了研究。我們發現了配位鍵作為微納米結構交聯的獨特力學性質，石墨烯與基底之間熱學、電學耦合可進行獨立調控等現象；提出了其行為的特點與可進行有效描述預測的力學、物理模型，並指出現有模型的不足與修正方法。本項目為最佳化設計套用於宏微觀尺度材料、器件提供了理論基礎，並提供了一些獨特的設計案例。
