原子填充对锑化钴热电材料力学性能影响的微观模拟开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着全球工业化步伐的加快，世界性的能源危机和环境恶化成为21世纪主要的社会问题。热电转换技术作为一种环境友好的能源转换技术具有深远的研究价值。它是利用半导体热电材料中载流子的输运实现热能和电能的直接转换的技术，包括热电发电和热电制冷。热电领域从上世纪50年代起开始发展，bi2te3体系热电材料得到商业化应用。但由于转换效率和成本问题，热电工业的发展一直受到很大的局限。进入90年代，美国海军研究室（onr），国防先进技术研究计划局（darpa）以及其他国家重点实验室都加入对热电材料及其器件的研究开发，世界范围内掀起了热电研究的热潮。近些年来，热电研究者们相继发现了许多新的块体热电材料，同时也提出了各种改善热电材料和器件性能的新思路，热电研究进入了一个崭新的时代。

20世纪90年代初slack描述了可作为候选的热电材料的特点。典型的优良温差电材料应是窄禁带半导体，应具有类似晶体的导电性能又像玻璃一样具有较高的声子散射（pgec）。这种材料晶体结构中至少包含三种典型的晶体学位置，两个位置形成结构的基本框架，并决定了材料的能带结构和电子传输特性，第三种位置将被能在其中扰动的原子占据，这种扰动原子能散射声子，从而大大降低晶格热导率。这个“电子晶体-声子玻璃”的概念是近30年来最重要的创新之一，并以填充型方钴矿材料的研究最为典型。

作为一类新型中温热电材料(在250~600℃范围内热电性能较好)，恶劣的服役环境对方钴矿热电材料的力学性能提出了较高的要求，因此力学性能的好坏也是决定方钴矿能否成功应用的重要方面。目前实验数据表明方钴矿热电材料在力学性能上相比许多其它热电材料具有明显的优越性，而对于不同应力场作用下方钴矿热电材料力学行为演变过程的研究以及不同因素（晶格结构、微结构、温度等）的影响及其机理方面的研究还处于起步阶段。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

本项目采用研究钡原子填充型锑化钴热电材料的基本力学行为和变形过程中的结构演化规律，揭示填充原子对锑化钴热电材料本征力学性能的影响规律。

2.2技术方案及措施

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，基本确立研究思路，完成开题报告。

第4-5周：建立填充型cosb3原子模型。

第6-8周：建立填充型cosb3的分子动力学模拟方法。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]文玉华,朱如曾,周富信,王崇愚.分子动力学模拟的主要技术.力学进展.2003.33（1）：65~71

[2]张永伟,王自强.分子动力学方法在研究材料力学行为中的应用进展.力学进展.1996.26（1):14~25

[3]蓝建慧,卢贵武,黄乔松,李英峰,朱阁.从头计算分子动力学方法及其应用.石油大学学报.2005.29(4):143~145