表面效应对纳米线及其阵列力学行为影响

在纳米线、纳米弹簧及其阵列中，表面所占比例显著增加，因而对其物理和力学性质影响很大。本项目将应用理论分析、数值模拟和实验观测来研究表面效应对纳米线及其阵列力学行为的影响。我们将研究纳米线的非线性变形和塑性变形机制，并结合表面效应来考虑纳米线的各种典型力学行为；分析表面效应对纳米弹簧刚度、稳定性和振动的影响；对于纳米线和纳米弹簧阵列，研究表面效应和纳米线间相互作用对其整体力学行为的影响。本项目的开展对于纳米线及其阵列力学性能的表征、变形和破坏机制的理解和纳米元器件的设计有重要意义。

在纳米元器件中，表面所占比例很高，因而对其力学行为影响显著。本项目研究表面效应对若干典型纳米元器件力学行为的影响。主要研究成果包括：分析了几何非线性和表面效应对纳米线弯曲变形的影响；研究了纳米线的后屈曲行为，得到了压入深度与压力的定量关系；计算了表面能对纳米弹簧刚度的影响；分析了表面效应对静电纳米开关临界电压的影响；讨论了分子间力和表面效应对双纳米梁系统振动频率和临界载荷的影响；研究了球形压头作用下纳米线阵列的响应等。相关结果对于准确描述纳米元器件的力学响应，及测量其弹性性质具有一定指导意义。