纳米晶体材的振动特性及热学性质研究.pdf

纳米晶体材料的振动特性及热学性质研究摘要纳米材料是年代中期发展起来的一种具有全新结构的材料,由于其不同于常规材料的特殊性质而成为当代物理学、化学以及材料科学等学科研究的热门课题之一。本文旨在探索纳米材料尤其是一维纳米晶体材料的振动特性及热力学方面的一些特殊性质。通过大量文献调研,发现在纳米材料的振动特性以及热力学方面的研究领域还有很多不足,甚至可以说还有很多并未涉及到的地方。特殊结构,考虑到一维问题的直观性和简洁性,本文建立了一维纳米随机链模型,在该模型中,晶粒大小以及各晶粒内原子间的最近邻力作用常数随机分布;利用点阵动力学的方法、负本征值理论以及五对角厄米矩阵本征矢量算法,在考虑原子问次近邻相互作用的前提下,计算了一维纳米材料的振动特性以及一些热力学物理量,并对计算结果作了系统的分析。作为比较,我们还计算了一维单晶体以料的声子态密度形状与单晶体以及无序体系也有很大的不同,这与已有的实验及理论研究结果符合得很好;与电子态相似,纳米材料的声子态也具有局域的特性,而且,这种特性与颗粒大小、系统大小、频率大小等有着密切的联系,随着频率的增大,局域化程度越高,这方面的研究在文献中还从未有过报导;与单晶体以仅是晶界原子所占百分数的变化,而且晶粒本身的畸变都对纳米材料的性质有着很大的影响。这一点在很多人的研究工作中并未引起注意。最后,文章总结了全文的主要工作,并建议性给出了下阶段工作的研究方向。在绪论部分详细论述了纳米材料热力学性质的研究进展后,根据纳米材料的及一维无序体系对应的性质。计算结果表明,纳米材料的声子态密度在低频端比单晶体的高,随着晶粒大小的减小,其低频段的声子态密度增大,而且,纳米材及无序体系相比,纳米材料具有独特的热力学性质,比如:高比热、高熵值等,这些参量本身也与温度、颗粒大小等因素有直接的关系。研究的结果还发现,不关键词:纳米晶体材料,点阵动力学,振动,声子,热学中南火学硕士学位论文摘要
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第一章绪论年,他们】把直径约为龅腇W友菇岢赡擅坠烫澹⑶矣脁射线衍射、拿稚⒌ゾЯW咏辛搜芯俊4笮≡⒘W颖怀莆=禾澹引言机玻璃中表现出良好的宽频带吸收性能:有的纳米半导体材料⋯的红外吸收谱的人们对宏观物质的研究已经很深入,研究历史也较悠久。但对微观物质和介观物尺度小于稍个原予组成的粒子被称为原子团。年,Ⅲ指出,由于超细的金属颗粒中的电子数目太少,从而并不遵从统计,很难从人采用在惰性气体中蒸发和凝聚的方法来产生比较纯净的超细粒子逭舴粒的形态学和晶体结构。年代以前,关于超细材料的工作,都是以单个颗粒为对象。对于纳米量级的超细多晶块状材料首先进行研究的是热恕类型。在年,衄·【康热硕阅擅拙宀牧系慕峁购托阅茏隽耸状蔚淖酆媳道,指出了这种材料确实具有一种新型的固态结构,其性质与处于晶念或玻璃念的同种材料的性质大不相同,有的甚至呈现反常的现象,如高强度【、高比热【俊高电阻率‘、高热膨胀系数【以及超塑性【等。甃炔饬苛薔狿纳米合会的热膨胀系数、热容、电阻和热稳定性等,并与具有相同成分的无序合余进行比较,如在传统相图理论上根本不相溶的两种元素在纳米态下可以合成在一起制备出新型材料,银铁合金、铜铁合金等纳米材料在实验室已经获得成功;纳米氧化物粒子与高聚物或其它材料复合具有良好的微波吸收系数。纳米⒘7湃胗人类对物质的研究分为三个层次:一是宏观,一个是微观,另一个就是介观。质研究的脚步却相对缓慢。从世纪年代胶体化学这个学科的诞生开始,人们就对于直径为尺度小于的颗粒中取出电子和注入电子,所以这种颗粒具有很强烈的保持电学中性的趋向,这种颗粒尺度的效应被称为效应。年,】等法K怯玫缱酉晕⒕岛偷缱友苌浼际醪饬苛说ジ龅挠嗍艨帕:突崾艋衔锟缀痛叛Р饬苛苏庵止烫宓哪诓拷峁梗⑾炙蔷哂小制嬉斓慕峁结果表明两者的性质显著不同。纳米结构材料的多方式合成,为人们设计新型材料打开了新的大门羽。例中南火学硕士学位论文一
纳米材料的微观结构根据纳米材料的具体构型,人们将其分为四判在纳米材料制备科学和技术研究方面的一个重要趋势是加强控制工程的研的纳米材料都有其独特的用途。、小角湎吆椭凶友苌洧瓒阅擅拙中南大学硕士学位论文吸收带边出现兰移和宽化现象,光致发光谱也大大不同于常规晶体。这就为材料的研究、发展和应用开辟了新的广阔的前景,以致于在年代初,在世界范围内出现了一门全新的学科,即纳米材料科学。年代,关于纳米材料的研究发现了一些新现象、新规律,提出了一些新看法,但仍处于实验室的初始阶段,尚未形成理论。目前,纳米材料科学的研究主要包括两个方面:一是系统的研究纳米材料的性能、微结构和谱学特性,通过和常规材料对