CAREER: Multiscale Thermomechanical Analysis of Nanomaterials and Nanostructures

职业:纳米材料和纳米结构的多尺度热机械分析

基本信息

  • 批准号:
    0955096
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-04-15 至 2016-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

0955096LiThis CAREER project seeks to develop a theory and methodology for analysis of multiscale thermomechanical nanomaterials and structures. The operation of many ultrasmall devices involves strong thermomechanical interactions. However, a gap exists between the existing continuum and atomistic models. Accurate and efficient computational tools are not available for systematic analysis of such systems. This research aims to fill this gap by introducing novel thermomechanical models to bridge the continuum and atomistic theories. Computational tools will be developed for analysis and optimization of nano -thermomechanical systems.Intellectual Merit: A mathematical model describing the thermomechanical interactions on the atomistic level and a quasi-continuum theory with a higher level of abstraction will be established. A multiscale computational approach, combining the thermomechanical models will be developed. Computational analysis of nanoscale resonators, atomic force microscope heaters and composite materials will be conducted to address a set of technologically important issues such as thermal dissipation, thermal management and surface effects in these devices and materials. In addition, a concept of mechanical design of thermal transport in materials is to be explored.Broader Impacts: The proposed research will provide theoretical and computational models that bridge the gap between pure atomistic and continuum models. Research results will address the fundamental issues of nanoscale thermomechanical interactions. Project outcomes will be disseminated through technical publications. Software tools developed in conjunction with this project will be made available to the thermal transport and mechanics communities. In addition, the PI will establish a web portal and engage in outreach with K-12, undergraduate and graduate students through simulation-based learning and discovery.
0955096Li这个职业项目旨在开发一种用于分析多尺度热机械纳米材料和结构的理论和方法。 许多超小型设备的运行涉及强烈的热机械相互作用。然而,现有的连续体模型和原子模型之间存在差距。准确有效的计算工具无法用于对此类系统进行系统分析。本研究旨在通过引入新颖的热机械模型来弥合连续介质和原子理论,从而填补这一空白。将开发用于分析和优化纳米热机械系统的计算工具。智力价值:将建立在原子水平上描述热机械相互作用的数学模型和具有更高抽象水平的准连续介质理论。将开发结合热机械模型的多尺度计算方法。将对纳米级谐振器、原子力显微镜加热器和复合材料进行计算分析,以解决一系列重要的技术问题,例如这些设备和材料的散热、热管理和表面效应。此外,还将探索材料中热传输的机械设计概念。更广泛的影响:所提出的研究将提供理论和计算模型,以弥补纯原子模型和连续模型之间的差距。研究成果将解决纳米级热机械相互作用的基本问题。项目成果将通过技术出版物传播。与该项目一起开发的软件工具将提供给热传输和机械界。此外,PI 将建立一个门户网站,并通过基于模拟的学习和发现与 K-12、本科生和研究生进行推广。

项目成果

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专利数量(0)

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