分子动力学模拟纳米晶体银的结构和性能

通过分子动力学方法,采用以局域密度（ＬＤＡ）氨似和二阶动量矩（ＳＭＡ）近似为基础的多体热函数,模拟了纳米面心立方晶体银的结构,对模拟的结果进了不同尺寸的纳米晶体的能量分布,弹性表面能及熔点等计算,并与相应的实验结果进行了比较,结果表明采用此多体势函数模拟纳米晶体的结构和性能,比用其它势函数更精确,与实验结果更吻合。     

银纳米团簇负热容现象的分子动力学模拟

采用分子动力学方法和嵌入原子法(EAM)多体势函数,模拟研究了银纳米团簇在不同温度直到熔化过程中的结构变化,得到了体系能量和热容量随温度的变化关系.结果显示:银纳米团簇在临近熔点附近出现了负热容现象.研究了弛豫后银纳米团簇的稳态结构变化及其在不同时刻结构的演变过程.结果表明:产生负热容现象的主要原因是纳米团簇在熔点附近,结构发生了巨大的变化,形成由{111}和{100}面围成的结构十分稳定和能量更低的多面体.     

纳米多孔氩薄膜热导率的分子动力学模拟

利用经典的Lennard-Jones势能模型,采用分子动力学模拟方法研究纳米多孔氩薄膜热导率.结果表明,纳米多孔氩薄膜热导率明显小于同温度下纯纳米氩薄膜热导率,并且孔隙率越大热导率减小越多.借助基于并联方法的有效热导率模型,对纳米多孔氩薄膜的热导率随孔隙率的变化进行解释.模拟结果还发现,薄膜内的多孔分布对薄膜的热导率有影响.     

聚乙烯/银纳米颗粒复合物的分子动力学模拟研究

通过分子动力学模拟对聚乙烯/银纳米颗粒复合物的结构、极化率和红外光谱、热力学性质、力学特性进行计算, 分析其随模拟温度和银颗粒尺寸的变化规律. 模拟结果表明: 聚乙烯/银纳米颗粒复合物为各向同性的无定形结构, 温度升高可提高银纳米颗粒的分散均匀性; 银纳米颗粒表面多个原子层呈现无定形状态, 并在银颗粒和聚乙烯基体的界面形成电极化层, 界面区域随颗粒尺寸和温度的增加分别减小和增加; 与聚乙烯体系相比, 聚乙烯/银纳米颗粒复合物的极化率高很多, 且随温度的升高和银颗粒尺寸的减小而增大; 银颗粒尺寸直接影响界面电偶极矩的强度和振动频率, 红外光谱峰强度和峰位随颗粒尺寸发生变化; 聚乙烯/银纳米颗粒复合物具有比聚乙烯体系更高的等容热容和与聚乙烯体系相反的负值热压力系数, 热容随颗粒尺寸的变化较小, 但随温度的升高而明显减小, 具有显著的温度效应; 热压力系数随温度的变化较小, 但随颗粒尺寸的增加而减小, 具有明显的尺度效应, 温度稳定性更好; 聚乙烯/银纳米颗粒复合物的力学特性表现出各向同性材料的弹性常数张量, 具有比聚乙烯体系更高的杨氏模量和泊松比, 并且都随温度的升高和银颗粒尺寸的增大而减小, 加入银纳米颗粒可有效改善聚乙烯的力学性质. 关键词： 分子动力学模拟 聚合物纳米复合物 纳米颗粒     

银、钴和铂原子纳米团簇熔化过程的分子动力学模拟

本采用分子动力学模拟方法，研究了银、钴和铂原子纳米团簇的熔化过程，模型采用的是Johson的EAM作用势。模拟结果表明，较大原子数目的纳米团簇其熔点随尺寸单调增加，而较小原子数目的团簇熔点和尺寸呈现无规则变化；大多数团簇在熔点附近都出现了负热容现象，说明负热容是纳米团簇在熔化过程中的一个普遍现象。     

银、钴和铂原子纳米团簇熔化过程的分子动力学模拟

本文采用分子动力学模拟方法,研究了银、钴和铂原子纳米团簇的熔化过程,模型采用的是Johson的EAM作用势.模拟结果表明,较大原子数目的纳米团簇其熔点随尺寸单调增加,而较小原子数目的团簇熔点和尺寸呈现无规则变化;大多数团簇在熔点附近都出现了负热容现象,说明负热容是纳米团簇在熔化过程中的一个普遍现象.     

铜银合金比热的分子动力学模拟

本文采用嵌入原子模型对铜银合金的比热进行了分子动力学模拟，得到了铜银合金从深过冷态到熔点以上温度范围内的比热以及比热随温度的变化规律，并从内聚能的角度分析了铜银合金比热与温度的关系。与已有的铜镍合金的比热随温度变化规律的报道不同，本文的模拟结果和理论分析表明铜银合金的比热在 ８００ Ｋ～１９００ Ｋ的温度范围内基本为一恒值，其过冷液态下的比热可由熔点以上的比热外推得到。     

金纳米管力学性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法, 研究了金纳米管沿不同晶向拉伸与压缩载荷下的力学性能, 并分析了金纳米管的半径对其力学行为的影响. 在模拟计算中, 采用镶嵌原子势描述金原子之间的相互作用. 模拟结果表明, 在拉伸及压缩过程中, 不同晶向的金纳米管力学性能相差较大, 在拉伸和压缩载荷下金纳米管<110>向的屈服强度最大; 在三个晶向<100>, <110>, <111>的金纳米管中, <100>晶向的金纳米管其屈服强度和杨氏模量都远远小于其他晶向. 研究结果还发现, 当纳米管的半径小于3.0 nm时, 金纳米管的屈服强度没有大的变化, 而当半径大于3.0 nm后, 随着半径的增大, 其屈服强度明显降低. 关键词： 分子动力学模拟 金纳米管 力学性能     

[111]晶向银纳米杆结构稳定性的分子动力学研究

采用三维分子动力学模拟方法和Finnis-Sinclair型多体势,以[111]晶向银纳米杆为研究对象,模拟研究不同尺寸纳米杆在不同温度弛豫过程中的动态平衡变化过程,分析研究弛豫后银纳米杆的稳态结构变化、平均势能的变化及其在不同时刻结构的演变过程.结果表明,温度对银纳米杆结构稳定性将产生重大影响,银纳米杆存在一临界失稳温度,当温度小于临界失稳温度时,体系保持完好线状晶态,当温度大于临界失稳温度小于熔点时,体系坍塌熔化后发生重结晶,体系形成由(111)和(100)面围成的多面体;随银纳米杆截面尺寸增大,其临界失稳温度、熔点均增大,当截面尺寸大于2 nm时,临界失稳温度趋近于熔点,失稳现象只在一很窄温度区域内存在.     

分子动力学模拟纳米晶体铜的结构与性能

通过分子动力学方法模拟纳米面心立方晶体铜的结构，并对模拟的结果进行了不同晶粒尺寸的纳米晶体的密度、能量分布以及弛豫前后的X射线衍射、径向分布函数等计算.结果表明，大体积分数的晶界和畸变的晶粒是纳米晶体有别于传统的粗晶粒晶体材料结构的重要方面，由此导致纳米晶体一系列不同性能. 关键词：     

碳纳米锥力学特性的分子动力学研究

结合原子间短程作用势(Brenner势)和长程作用势(Lennard-Jones势),利用分子动力学方法对各种锥角的碳纳米锥进行拉伸和压缩实验,获得其载荷-应变关系曲线、受拉/压载荷极限、应变极限和构形演变等力学特性,并与等量原子组成的碳纳米管进行比较研究.研究结果表明,等量碳原子组成的碳纳米锥的受拉/压载荷极限随着锥角的增大先是增大后减小,受拉/压应变极限则随着锥角的增大而增大.与碳纳米锥相比,等量碳原子组成的碳纳米管的受拉/压载荷极限和应变极限显得既不突出也不逊色.在受压构形演化方面,与碳纳米管丰富的径向屈曲/扭转/侧向屈曲组合形变不同,112.88°和83.62°锥角的碳纳米锥受压沿轴向完美内陷,而60.0°和38.94°锥角的碳纳米锥受压发生侧向屈曲.     

Investigation of mechanical properties of twin gold crystal nanowires under uniaxial load by molecular dynamics method

Twin gold crystal nanowires, whose loading direction is parallel to the twin boundary orientation, are simulated.We calculate the nanowires under tensile or compressive loads, different length nanowires, and different twin boundary nanowires respectively. The Young modulus of nanowires under compressive load is about twice that under tensile load.The compressive properties of twin gold nanowires are superior to their tensile properties. For different length nanowires,there is a critical value of length with respect to the mechanical properties. When the length of nanowire is greater than the critical value, its mechanical properties are sensitive to length. The twin boundary spacing hardly affects the mechanical properties.     

Thermodynamic properties of noble metal clusters:molecular dynamics simulation

The thermodynamics properties of noble metal clusters Au_N, Ag_N, Cu_N, and Pt_N (N = 80, 106, 140, 180, 216, 256, 312, 360, 408, 500, 628, 736, and 864) are simulated by micro-canonical molecular dynamics simulation technique. The potential energy and heat capacities change with temperature are obtained. The results reveal that the phase transition temperature of big noble metal clusters (N ⩾ 312 for Au, 180 for Ag and Cu, and 360 for Pt) increases linearly with the atom number slowly and approaches gently to bulk crystals. This phenomenon indicates that clusters are intermediate between single atoms and molecules and bulk crystals. But for the small noble clusters, the phase transition temperature changes irregularly with the atom number due to surface effect. All noble metal clusters have negative heat capacity around the solid-liquid phase transition temperature, and hysteresis in the melting/freezing circle is derived in noble metal clusters.     

界面旋转角对双晶镁力学性质影响的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法,研究了在拉伸载荷下晶界对双晶镁变形机制的影响,对不同旋转角度的模型以及对称与非对称结构的模型进行了研究.模拟结果表明:应变加载方向与晶向所成角度对双晶镁塑形变形阶段的流动应力能够产生明显的影响;对称结构的双晶镁模型的塑性性质明显优于非对称结构模型.研究结果还发现,由于晶界区域不同的位错成核及发射等运动,大角度双晶模型的塑性响应明显优于对应小角度模型的塑性响应.     

Study of mechanical properties of amorphous copper with molecular dynamics simulation

The formation and mechanical properties of amorphous copper are studied using molecular dynamics simulation. The simulations of tension and shearing show that more pronounced plasticity is found under shearing, compared to tension. Apparent strain hardening and strain rate effect are observed. Interestingly, the variations of number density of atoms during deformation indicate free volume creation, especially under higher strain rate. In particular, it is found that shear induced dilatation does appear in the amorphous metal.     

Study of mechanical properties of amorphous copper with molecular dynamics simulation

The formation and mechanical properties of amorphous copper are studied using molecular dynamics simulation. The simulations of tension and shearing show that more pronounced plasticity is found under shearing, compared to tension. Apparent strain hardening and strain rate effect are observed. Interestingly, the variations of number density of atoms during deformation indicate free volume creation, especially under higher strain rate. In particular, it is found that shear induced dilatation does appear in the amorphous metal.     

铜原子纳米团簇热力学性质的分子动力学模拟研究

利用分子动力学模拟方法,研究了CuN(N=80,140,216,312,408,500,628和736)纳米团簇在热化和冷凝过程中结构和热力学性质的变化,模型采用的是Johnson的EAM作用势.模拟结果表明:铜团簇的熔点和凝固点随其尺寸线性增加,并逐渐向大块晶体靠拢;所有团簇的凝固点都低于熔点,出现凝固过程中的滞后现象;在熔点和凝固点附近,团簇都具有负热容特性,负热容是由相变前后团簇内部结构突变引起的.     

Calculation of the thermodynamic properties of copper by molecular dynamics simulation

It is shown that the thermodynamic characteristics of a system can be accurately described using many-body potentials of the interatomic interaction in molecular dynamics calculations. Original Russian Text ? O.V. Stepanyuk, D.B. Alekseev, A.M. Saletskii, 2009, published in Vestnik Moskovskogo Universiteta. Fizika, 2009, No. 2, pp. 115–116.     

利用分子动力学方法铁素体-渗碳体相界面效应探究

珠光体是十分重要的组织结构,因此本文构建了含铁素体-渗碳体相界面的模型,并采用分子动力学模拟方法模拟纳米压入的过程。通过对模拟结果的力学性能和组织结构分析,探究了铁素体-渗碳体相界面效应。研究发现,距铁素体-渗碳体晶界不同距离（位置压入）,在压入最初阶段,压头载荷随着压头与晶界距离的增大而增大,当压入深度达到一定深度后,载荷随着距离的增大而减小。杨氏模量和最大剪切模量受压头尖端下方原子结构的直接影响,硬度受到结构完整性和类型的共同影响。铁素体-渗碳体相界面影响了纳米压入过程中位错形核、增殖和扩展,宏观表现为在相同压入深度下,不同压入位置压头载荷的差异。