纳米颗粒和纳米柱体的力学行为研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11272249
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    78.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0805.微纳米力学与多尺度力学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Nanoparticles and nanopillars are the fundamental building blocks of advanced nanosystems and nanocomposites. Owing to the greately increased ratio of surface area to volume, their mechanical properties like elastic modulus, yield stress and plastic deformation mechanism display evident size dependence, which are clearly distinct from their macroscopic counterparts. In this porject, theoretical analysis,atomic simulation and nanoscale elaborate experiment will be performed to investigate the elastic and plastic deformation of nanoparticles and nanopillars. Based on the surface elasticity and crystal anisotropicity, we will analyze the elastic response of nanoparticles and nanopillars. It is expected to found the dependence of the yield stress on the intrinsic cystalline structure, extrinsic geometry and loading direction. Atomic simulations will be employed to explore the micro-mechanism of plasticity of nanoparticles and nanopillars. We will also investigate the fatigure characteristics of nanoparticles and nanopillars under cycle loading. Based on AFM and STM, the compression of nanoparticles and nanopillars, as well as the fatigure curve, will be measured. These works will be helpful to measure and evaluate the mechanical properties of nanoparticles and nanopillars, and describe their elasti and plastic deformation precisely, thus is of importance to the manufacture and design of reliable and durable nanocomponents and nanosystems.
纳米颗粒和纳米柱体是组装纳米器件和合成纳米材料的基本单元。由于表面所占比例显著增加,纳米颗粒和纳米柱体的弹性模量、屈服应力和塑性变形机制等明显不同于宏观块体材料,表现出显著的尺度相关性。本项目将采用理论分析、分子动力学模拟和微纳米尺度实验相结合的方法来研究纳米颗粒和纳米柱体的弹塑性力学行为。我们将基于表面弹性和晶体各向异性来研究单晶纳米颗粒和纳米柱体的弹性变形。建立纳米颗粒和纳米柱体的屈服应力与晶体结构、外在尺寸和加载方向的定量关系。采用分子动力学模拟方法揭示纳米颗粒和纳米柱体的塑性变形机制。研究周期载荷作用下纳米颗粒和纳米柱体的疲劳特性。利用AFM和STM等开展纳米尺度实验,测试纳米颗粒和纳米柱体的压缩变形过程和疲劳曲线。本项目的开展将能够用于纳米颗粒和纳米柱体力学性能的测试和评估、及其弹塑性力学响应的描述,对纳米器件和系统的设计与制备提供重要的指导意义。

结项摘要

纳米颗粒是组装纳米器件和合成纳米材料的基本单元。由于表面所占比例显著增加,纳米颗粒的弹性模量、屈服应力和塑性变形机制等明显不同于宏观块体材料,表现出显著的尺度相关性。本项目采用理论分析、分子动力学模拟和微纳米尺度实验相结合的方法来研究纳米颗粒的弹塑性力学行为。我们研究了表面能和表面台阶对纳米颗粒弹性压缩的影响,发展了相应的理论模型,能够准确表征纳米颗粒的弹性响应。采用分子动力学模拟揭示了金属纳米颗粒的塑形变形机制和空心硅纳米颗粒的三种典型失效模式。结合尺寸影响和表面形貌,提出了一个理论公式,能够准确预测金纳米颗粒的屈服应力。此外,我们也研究了表面张力对微纳米尺度接触问题的影响等。相关成果能够用于纳米颗粒力学性能的测量和评估、及其弹塑性力学响应的准确描述,对纳米器件和系统的设计与制备提供重要指导。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Influence of surface tension on fractal contact model
表面张力对分形接触模型的影响
  • DOI:
    10.1063/1.4869742
  • 发表时间:
    2014-03
  • 期刊:
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Long, J. M.;Wang, G. F.;Feng, X. Q.;Yu, S. W.
  • 通讯作者:
    Yu, S. W.
Atomistic deformation mechanisms in twinned copper nanoparticles
孪晶铜纳米粒子的原子变形机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Nanoscale Research Letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    J. J. Bian;X. R. Niu;H. Zhang;G. F. Wang
  • 通讯作者:
    G. F. Wang
A self-consistent elastic model for rough surface.
粗糙表面的自洽弹性模型。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Acta Mechanica
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    G. F. Wang;J. M. Long;X. Q. Feng
  • 通讯作者:
    X. Q. Feng
A universal method to calculate the surface energydensity of spherical surface in crystals
计算晶体球面表面能量密度的通用方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Acta Mechanica Sinica
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    J. Wang;J. J. Bian;X. R. Niu;G. F. Wang
  • 通讯作者:
    G. F. Wang
Influence of surface energy on the elastic compression of nanosphere
表面能对纳米球弹性压缩的影响
  • DOI:
    10.1063/1.4907689
  • 发表时间:
    2015-02
  • 期刊:
    Journal of Applied Physics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    J. M. Long;X. Qin;G. F. Wang
  • 通讯作者:
    G. F. Wang

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  • DOI:
    --
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    郭家玉
基于不完全互惠偏好关系的产品工业设计方案决策
  • DOI:
    10.13196/j.cims.2021.03.019
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    杨延璞;余进;王刚锋
  • 通讯作者:
    王刚锋

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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