1. 研究目的与意义（文献综述）
随着科学发展，人类在对各种材料的要求也在不断的提升中，往往要求材料具有更好的性能，更轻的质量，更高的性价比。因此，对材料的研究也越来越深入，单纯的宏观下的研究已经不能满足需要，需要更深入的微观尺度下的研究。分子动力学正是一种良好的工具。分子动力学方法是研究复杂微观行为的有力工具，它能得到原子的运动轨迹，对原子的运动模拟，对人们发现材料的微观结构与性能之间的联系，对新材料的发现也有重要参考性价值。近年来,分子动力学模拟在力学、物理、化学、材料学等学科领域的研究中得到了十分广泛应用,目前已经发展成为研究纳米尺度力学行为的重要手段,是对理论计算和实验的有力补充。
研究发现，对于纳米线这种比表面相对较大的材料来说，其力学性能如屈服强度、塑性变形能力等与宏观材料明显不同。而纳米线的力学性能又对纳米器件的使用起着决定性的作用，因此迫切要求对其力学行为进行相关研究现如今主要的研究在纳米级材料取得不少成就，如纳米线和纳米管，其在现实生活中的应用很是广泛，而且对纳米线的研究在基础理论研究方面对于探索材料的维数和尺寸对其光、电、力等性质的影响有很大的价值。纳米线本身是比较特殊的，它的体积很小，加上现在的集成技术，它未来在电子领域必有重要作用。如今金属纳米线在超大规模集成电路，光导纤维，都取得了不错的成绩。某些半导体纳米线可以用作探测器来探测空气和海水中的三硝基甲苯等爆炸物以及水中的微量元素，陶瓷纳米线在陶瓷增韧，固体氧化物燃料电池等领域均有应用。
由于单晶金属纳米线具有各向异性的特点，因此研究不同取向下的塑性变形规律及相关力学行为对铜纳米线的开发和应用十分必要。本文以铜纳米线为研究对象，采用分子动力学计算机方法模拟单向拉伸载荷作用下的塑性变形过程，研究拉伸变形机制的取向依赖性及铜纳米线的强度、塑性等力学行为。主要涉及几方面内容：一画出铜纳米线的应力-应变曲线，分析不同晶向铜纳米线的屈服强度、杨氏模量等宏观力学指标；详细观察缺陷的形核与演化过程，探索宏观塑性变形内在机理；结合模拟结果和相关实验和理论研究结果，分析铜纳米线拉伸变形过程中的取向效应。
2. 研究的基本内容与方案
主要以铜纳米线为对象，采用分子动力学方法进行研究纳米尺度下的力学特性。分子动力学方法主要是通过建立数学模型，把关于微观粒子或粒子团体的结构，粒子间的力的知识与经典牛顿力学结合，同时对系统微观尺寸进行限制，施加相应的边界条件等，最后的得到粒子的运动轨迹进行研究。采用分子动力学模拟方法，对铜纳米线进行施加载荷进行单向拉伸，使用计算机模拟记录拉伸的实验数据，观察铜纳米线拉伸下的轴向，径向变形，纳米线的强度极限，屈服极限记录数据。重复多次实验。给出应力-应变的屈服强度，杨氏模量等宏观力学指标。采用EAM势函数，建立三种不同晶向的模型，采用分子动力学方法，使用计算机模拟技术，详细观察单向拉伸下微观机构的缺陷的形核与演变过程。最后探索宏观的塑性变形与微观结构的关联等等。本文主要目的是模拟单向拉伸载荷作用下的塑性变形过程，研究拉伸变形机制的取向依赖性及铜纳米线的强度、塑性等力学行为。分析不同晶向铜纳米线的力学指标，探索宏观塑性变形的机理，分析铜纳米线在拉伸中的力学性能。
3. 研究计划与安排
1-2周查阅相关文献，并翻译指定文献，了解纳米线的研究；
3-4周学习相关理论知识，熟悉分子动力学相关软件的使用；
5-6周建立三种不同晶向的铜纳米线模型；
4. 参考文献（12篇以上）
[1]三类镍单晶纳米材料的力学行为与性能，中国有色金属报.2006.16(8):1367∽1374
[2]徐振海，袁林，单德彬，郭斌.单晶铜纳米线屈服机理的原子模拟研究.哈尔滨工业大学物理学报,2009,7:4835∽4839
[3]陈念科，李贤斌.铜纳米线拉伸断裂过程的原子尺度分子动力学模拟.吉林大学学报.2013，5：1039∽1043
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