Cu单晶纳米棒力学性能的分子动力学研究开题报告

全文总字数：5829字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 课题背景及意义

随着21世纪的快速发展，材料的创新及技术的革新将对社会进步、经济振兴、国力增强产生重大影响。与此同时，信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术等领域均对材料提出了更为苛刻的新需求和新挑战，如材料尺寸的精细化、微纳化。纳米科技作为前沿科学技术的代表领域之一，其对社会发展所产生的潜在影响己成为全球关注的焦点。2006年12月，国际理论与应用化学联合会（international union of pure and applied chemistry, iupac）会刊在评论中提到:“现在的发达国家如果不发展纳米科技，今后必将沦为第三世界发展中国家。”因此，兴起于20世纪后期的纳米科技，给我国提供了与科技发达国家同步发展的良好机遇^[1]。另一方面，微米电机系统（micro electro mechanical system, mems）的深入应用和纳米电机系统（nano electro mechanical systems, nems）的飞速发展迫切需要来自纳米尺度的理论支持^[2-5]。

纳米棒是微/纳电机系统的重要组成部分，对纳米棒力学性能的研究将具有十分重要的理论意义和应用价值。其中，金属或合金纳米棒具有良好的热稳定性和结构稳定性，在动力学上有着快速的响应时间，是nems的基本元件^[6]。铜是与人类关系密切的金属，在中国金属材料的消费中仅次于铝，可以多次回收而无损其机械性能，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，并因其优良的材料力学性能而成为微/纳电机系统中更具良好前途的纳米棒材料。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

(1) 文献调研，了解cu纳米棒的国内外相关研究概况和发展趋势，了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系；

(2) 学习并掌握微纳米尺度下的md计算模拟方法，了解md计算开源软件lammps的操作和应用；

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译, 明确研究内容，了解研究所需方法和相关计算软件，确定技术方案，并完成开题报告；

第4-6周：按照设计方案，构建cu单晶纳米棒的md模型；

第7-12周：完成cu单晶纳米棒力学性能的md模拟计算；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 赵亚溥. 纳米与介观力学. 北京，科学出版社，2014.

[2] 朱静. 纳米材料和器件. 北京，清华大学出版社，2003.

[3] freund lb. the mechanics of electronicstructures，2000，37: 185-196.