幾種納米材料相變的尺寸效應(yīng).pdf

1、當塊體材料尺寸進入納米范圍時，因小尺寸效應(yīng)、量子限域效應(yīng)、表面界面效應(yīng)等效應(yīng)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(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和催化性能等方面更為突出。傳統(tǒng)的宏觀連續(xù)介質(zhì)分析力學(xué)與分子動力學(xué)都可以對納米材料各種性能的尺寸效應(yīng)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(yīng)，得到了如下的工作結(jié)果：
　　1.從相變溫度與原子結(jié)合能成正比切入，結(jié)合鍵弛豫理論分析討論了兩類納米材料相變類型（半導(dǎo)體硫化物納米材料固體-固體結(jié)構(gòu)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(yīng)，推導(dǎo)了相變溫度尺寸效應(yīng)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(zhì)上來講，相變溫度是正比于原子的結(jié)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(jié)合能降低；(3)在核-殼結(jié)構(gòu)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(nèi)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(zhì)參數(shù)（鍵序、鍵長、鍵能、鍵性質(zhì)參數(shù)）的關(guān)系

4、式；接著借助鍵弛豫理論與局域鍵平均近似推導(dǎo)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(jié)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(yīng)的理論結(jié)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(jié)合能也隨之增大，這導(dǎo)致納米材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增大，結(jié)構(gòu)相變所需壓強也就增大。
　　上述理論結(jié)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(yīng)方面的正確性，同時也為我們進一步探索納米