幾種納米材料相變的尺寸效應.pdf

1、當塊體材料尺寸進入納米范圍時，因小尺寸效應、量子限域效應、表面界面效應等效應的影響，納米材料表現(xiàn)出于不同于塊體材料的新穎性能，特別是在熱力學、電學、磁學、光學和催化性能等方面更為突出。傳統(tǒng)的宏觀連續(xù)介質分析力學與分子動力學都可以對納米材料各種性能的尺寸效應進行研究，但同樣都面臨了一些難以處理的問題和困難，如沒有建立一個統(tǒng)一完整的物理機制。與塊體材料和孤立原子最大的不同是，納米材料表面有著大量的低配位原子，根據(jù)鍵弛豫理論，低配位原子使得鍵

2、變短變強，這是解釋說明納米材料新穎性能物理機制的重要角度之一。
　　在本論文中，我們利用鍵弛豫理論和局域鍵平均近似理論，探討了幾種納米材料相變溫度和相變壓強的尺寸效應，得到了如下的工作結果：
　　1.從相變溫度與原子結合能成正比切入，結合鍵弛豫理論分析討論了兩類納米材料相變類型（半導體硫化物納米材料固體-固體結構相變和二元金屬合金納米顆粒無序有序相變）相變溫度的尺寸效應，推導了相變溫度尺寸效應的理論表達式，與實驗數(shù)據(jù)對比一致

3、性得到了：(1)從本質上來講，相變溫度是正比于原子的結合能；(2)相變溫度的降低是因為材料表面（缺陷）低配位原子使得原子結合能降低；(3)在核-殼結構中，只有材料表面三層原子對相變的降低存在影響，三層以內原子因其保持塊體材料原子性能而不會對相變溫度的變化有影響；(4)材料尺寸對相變溫度的影響趨勢很大程度上取決于比表面積。
　　2.利用局域鍵平均近似理論，建立了納米材料可測物理量與原子鍵性質參數(shù)（鍵序、鍵長、鍵能、鍵性質參數(shù)）的關系

4、式；接著借助鍵弛豫理論與局域鍵平均近似推導了尺寸、溫度、壓強對納米材料相變的作用函數(shù)表達式；最后結合兩種納米材料CdSe和ZnS文獻實驗數(shù)據(jù)，我們對比了納米材料相變壓強尺寸效應的理論結果與實驗，二者的一致性表明壓強的增大使得原子鍵能增大進而原子結合能也隨之增大，這導致納米材料的結構穩(wěn)定性增大，結構相變所需壓強也就增大。
　　上述理論結果與實驗數(shù)據(jù)的一致性表明了鍵弛豫理論在解釋納米材料尺寸效應方面的正確性，同時也為我們進一步探索納米