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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

纳米材料的小尺寸决定了纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、量子效应和体积效应等一些特殊的性质。因为这些性质的存在，使得它们在光、电化学、催化反应等方面显示出传统材料所无法比拟的特性，同时，也正是由于这些特性，纳米材料正逐渐被应用到各个领域，相信其应用必将会越来越广泛。

纳米线是指有一维度处于纳米尺度范围内的纳米材料，当这种构成材料为金属时，称之为金属纳米线。金属纳米线是纳米材料的重要组成部分。在纳米尺度下，物质中电子的波性以及原子之间的相互作用将受到尺度大小的影响，因此，金属纳米线具有传统材料所不具备的性能。在纳米研究中，寻找新型的性能优良的纳米材料是其一个重要的内容与目标，尤其随着微电子器件的更新换代和微机电系统的发展，对新型纳米结构的探索和对纳米材料性能的研究更是提上了研究日程，而力学性能则是纳米材料性能中的一个重要指标。在纳米尺度内设计合适的结构是发展微电子器件、微机电系统的关键。金属纳米线是构成未来纳米器件的重要元素，因此了解和描述其力学特性成为人们非常关注的问题。研究纳米线的力学性能对于保证微电子器件元件稳定性和可靠性有很大作用和重要意义。研究金属纳米线的力学表现与力学性能是我们涉足纳米领域、发现掌握纳米领域的理论知识、掌握应用纳米技术所必经的一个过程，是我们必须正视和解决的问题。分子动力学方法是研究金属纳米线力学性能的有效手段之一。

国内外研究现状

koh^[1]小组采用分子动力学的方法研究了温度和拉伸速率对铂和金纳米线形变的影响。通过不同应变速率下的纳米线的机械形变行为，说明了纳米线在形变过程中保持的相对有序晶体结构是由低应变速率下形成的滑移面决晶和多晶铜的拉伸力学行为，特别关注了力学行为与单晶纳米线形状和环境温度的关系，发现多晶纳米铜线屈服由于存在晶界，其屈服应力低于单晶铜线，并且指出多晶纳米线的屈服行为与位错成核于纳米线定的，同时，较高的应变速率易导致纳米线在形变过程中的局部熔化的现象出现。ikeda^[2]等人也报道了应变速率对镍纳米线的形变行为的影响，研究结果说明了高应变速率可导致镍纳米线在形变过程中的非晶状态。hasmy^[3]小组研究了金纳米线的表面效应，发现当纳米薄膜的尺寸较小时，重构的表层原子将会影响纳米线的失效。这些研究表明应变速率，温度和体系的尺寸效应对单晶金属纳米线形变行为具有很大的影响。

2. 研究的基本内容

1、分子动力学构建铜纳米线的结构模型。

2、采用控制变量法，将自变量分别设置为横截面积、温度、形变速率（横截面积的阶段变化为1010个晶胞大小、温度的阶段变化大小控制为100k、形变速率的阶段变化掌握在10倍左右）。然后利用分子动力学对构建的铜纳米线的拉伸塑性形变过程进行模拟，记录铜纳米线的塑性形变过程。

3、通过纳米线在形变过程中的原子排布、机械性质和能量曲线分析，揭示其温度、横截面积和形变速率对拉伸塑性形变的影响。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

1、实施方案

（1）在导师的指导下查阅相关资料和文献，完成任务书和开题报告。

（2）利用lammps模拟计算出铜纳米线的各种物理特征，掌握铜纳米线的结构，并用lammps 完成铜纳米线的建模。

4. 参考文献

[1]koh,s. j. a.,lee, h. p.,lu, c.,cheng,q. h.molecular dynamics simulation of a solid platinum nanowire under uniaxial tensile strain:temperature and strain-rate effects[j].physical review b 2005, 72.

[2]ikeda,h.,qi,y,cagin,t.,samwer,k.,johnson,w. l.,goddard,w. a.strain rate induced amorphization in metallic nanowires[j].

physical review letters 1999, 82, 2900.