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.
0955096职业项目旨在开发一种理论和方法来分析多尺度热机械纳米材料和结构。 许多超级设备的运行涉及强大的热机械相互作用。但是,现有的连续体和原子模型之间存在差距。准确有效的计算工具无法用于系统分析此类系统。这项研究旨在通过引入新型的热机械模型来弥合连续性和原子理论来填补这一空白。将开发计算工具,以分析和优化纳米热力学系统。智能优点:一种数学模型,描述了原子级上的热力学相互作用,并且将建立具有更高水平的抽象水平的准智能理论。将开发一种多尺度计算方法,结合了热机械模型。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,以解决一系列在技术上重要的问题,例如这些设备和材料中的热耗散,热管理和表面效应。此外,还将探索材料中热运输机械设计的概念。Broader的影响:拟议的研究将提供理论和计算模型,以弥合纯原子和连续模型之间的差距。研究结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。与该项目共同开发的软件工具将提供给热运输和力学社区。此外,PI将通过基于模拟的学习和发现与K-12,本科生和研究生进行宣传,并与K-12建立网站。

项目成果

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