NIRT: Uncovering Deformation Mechanisms of Nanostructured Materials

NIRT:揭示纳米结构材料的变形机制

基本信息

  • 批准号:
    0210215
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 123.03万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2002-08-01 至 2007-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project is a collaborative inter-disciplinary research to elucidate and model the deformation and fracture mechanisms of nanostructured materials. These studies are important for the reliability of next-generation MEMS, NEMS, magnetic and ultra-hard films, and micro/nano devices, in general, that are closely tied to their mechanical performance. A major objective is to obtain a thorough and solid understanding of operative deformation mechanisms operative in nanoscale materials. The study is specifically designed to probe the mechanical response of materials at nano-scales. Novel designs for in situ TEM observations and microsample tensile and transient experiments will be used to uncover and characterize the dominant deformation and fracture mechanisms in high purity vapor and electro-deposited nanostructured thin films. Multi-scale finite element calculations containing physical models will be developed based on the experimental findings. These models along with adaptive meshing and cohesive elements with atomistic descriptions of grain boundaries in nanocrystalline materials will be used to develop models to predict the collective macroscopic response of a compilation of nanocrystalline grains. The undergraduate and graduate students and post-doctoral fellows engaged in this project would be co- advised. Two parallel teams, each including a post-doc, graduate student and an undergraduate research assistant, will be formed and mentoring skills will be developed at all levels.The overriding intellectual challenge of the proposed study is to develop a science based methodology for measuring, describing and modeling deformation and fracture processes at or near nanometer length scales. The results will have application in MEMS, NEMS and other technologies where magnetic and ultra-hard films are used. This project brings together a synergistic combination of expertise on the synthesis of nanocrystalline materials, the electron microscopy, microsample testing, and adaptive meshing and cohesive element modeling. The importance of teamwork is emphasized and all participants will be educated to work in an inter-disciplinary multi-scale environment at the nano scale.
该项目是一项协作跨学科研究,旨在阐明和建模纳米结构材料的变形和断裂机制。这些研究对于下一代内存,NEM,磁性和超硬膜以及微/纳米设备的可靠性至关重要,这些可靠性与它们的机械性能紧密相关。一个主要目标是获得对手术变形机制在纳米级材料中的操作机制的全面理解。该研究专门设计用于探测纳米级材料的机械响应。用于原位观测的新型设计和微样品拉伸和瞬态实验将用于揭示和表征高纯度蒸气和电沉积纳米结构薄膜中的显性变形和断裂机制。将根据实验发现开发包含物理模型的多尺度有限元计算。 这些模型以及适应性的网格和凝聚元素以及对纳米晶体材料中晶界的原子描述将用于开发模型,以预测纳米晶粒元素汇编的集体宏观响应。将会合作,参与该项目的本科生和研究生以及博士后研究员。将成立两个平行团队,包括一名研究后,研究生和一名本科研究助理,并将在各个级别开发指导技能。拟议的研究的压倒性智力挑战是开发一种基于科学的方法来测量,描述和建模在纳米尺度上或接近纳米计的长度尺度。结果将在使用磁性和超硬膜的MEM,NEM和其他技术中应用。该项目汇集了有关纳米晶材料合成,电子显微镜,微样品测试以及适应性的网格划分和凝聚力元素建模的协同组合。强调团队合作的重要性,所有参与者将接受教育在纳米范围内在​​跨学科的多尺度环境中工作。

项目成果

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