10nm以下金属与碳纳米管接触时的塑性变形及其机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51801024
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    29.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0106.金属低维与亚稳材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Whether nanometals and carbon nanotubes can maintain good contact during mechanical motion plays a crucial role in the high-performance operation and reliability of nanoelectromechanical systems. The latest research shows that sub-10-nm metals exhibits liquid-like deformation behavior at room temperature, and its plastic deformation mechanism is dominated by surface diffusion, similar to Coble creep. Research in this area has just begun, leaving a large number of unclear details and unresolved issues. This study intends to utilize Nanofactory STM-TEM operating platform to compress and stretch sub-10-nm metals with carbon nanotubes in a spherical aberration corrected transmission electron microscope. By controlling the strain rate, loading direction, current induced dissolution between carbon nanotube and metals, surface contamination, etc., the dislocation movement, surface diffusion, necking and relaxation process are observed at the atomic scale in real time. The critical size for liquid-like deformation and yield strength for different metals type are obtained. Finally, combined with molecular dynamics simulation, a theoretical framework of plastic deformation will be proposed, which covers the factors such as metal type, strain rate, loading direction, current induced dissolution, surface contamination and other factors. The results will deepen the understanding of plastic deformation in sub-10-nm metals. It is expected to produce flexible carbon nanotube-metal connection that can be used in nanoelectromechanical systems.
纳米金属和碳纳米管能否在机械运动时保持良好的接触,对纳机电系统的高性能运行和可靠性起着至关重要的作用。最新的研究表明:室温下10nm以下金属呈现类液态的变形行为,其塑性变形机制由表面扩散主导,类似于Coble蠕变。这一方面的研究刚刚起步,留有大量不清楚的细节和未解决的问题。本课题拟利用Nanofactory STM-TEM操作平台,在球差校正透射电镜中用碳纳米管挤压拉伸10nm以下金属单体,通过调控应变速率、加载方向、碳纳米管-金属通电互溶、表面污染物等因子,在原子尺度实时观察位错运动、表面扩散、颈缩和弛豫过程,获得不同金属出现类液态变形时的临界尺寸和屈服强度,最后结合分子动力学模拟,给出一个涵盖金属种类、应变速率、加载方向、通电互溶、表面污染物等因素的塑性变形理论框架。课题成果将加深对10nm以下金属塑性变形的理解,并有望制造出基于碳纳米管-金属的柔性连接,应用在纳机电系统中。

结项摘要

随着纳机电系统(Nanoelectromechanical systems, NEMS)和柔性电子学的发展,迫切地需要对纳米器件组成部分的力电性能进行深入研究。纳米金属能否与碳纳米管维持良好的力学电学接触,对NEMS和柔性电子学器件的高性能运行和可靠性至关重要。本项目依托透射电镜和原位功能样品杆,在原子尺度实时观察各种复杂应力条件下金属-碳纳米管界面处的形貌、微结构及成分的变化,部分研究成果以第一作者身份发表论文于碳材料顶级期刊《Carbon》上。项目主要成果包括:(1)制备出表面干净的纳米金属单体,实现了小于10nm纳米金属单体与碳纳米管的挤压、拉伸;(2)获得了通电互溶和外部污染物干扰条件下金属-碳纳米管之间连接的形貌、微结构及成分变化的信息;(3)引入激光脉冲,首次原位观察到纳米金属-碳纳米管界面处的晶态-非晶态转变,并捕捉到了界面处晶核早期生长的瞬态,测试了非晶态物质的热稳定性,对晶态、非晶态物质的成分做电子能量损失谱分析和电子衍射分析,开展了对非晶生成的原因以及重结晶机理的探讨。上述研究结果均可为复杂应力条件下纳机电系统的工作可靠性提供知识储备。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The amorphization of metal nanoparticles in graphitic shells under laser pulses
激光脉冲下石墨壳中金属纳米粒子的非晶化
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2020.01.067
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Carbon
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Sun Jun;Sinha Shyam Kanta;Khammari Amir;Picher Matthieu;Terrones Mauricio;Banhart Florian
  • 通讯作者:
    Banhart Florian

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其他文献

武夷山不同海拔梯度黄山松叶片养分含量及其再吸收效率
  • DOI:
    10.13610/j.cnki.1672-352x.20170524.024
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    安徽农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑媛;郭英荣;王满堂;李曼;范瑞瑞;孙俊;杨福春;钟全林;程栋梁
  • 通讯作者:
    程栋梁
基于QPSO的模糊分类系统优化设计
  • DOI:
    10.13873/j.1000-9787(2017)10-0089-03
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    传感器与微系统
  • 影响因子:
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  • 作者:
    诸云晖;孙俊
  • 通讯作者:
    孙俊
Response to ldquo;comment on real-time observation on dynamic growth/dissolution of conductive filaments in oxide-electrolyte-based ReRAM
响应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Advanced Materials
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    孙俊;吕杭炳;龙世兵;李泠;尹奎波;万能;李颖涛;孙立涛;刘明
  • 通讯作者:
    刘明
HIV-1感染上调细胞系中泛素样蛋白ISG15表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    病毒学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    孙俊;孟哲峰;张晓燕;徐建青
  • 通讯作者:
    徐建青
高纯铝的电化学抛光工艺研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国科技论文在线
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙俊;毕红;辛森
  • 通讯作者:
    辛森

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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