纳米金属多层膜屈曲变形行为的组元效应与尺寸效应研究

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基本信息

  • 批准号：
    51571157
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    62.0万
  • 负责人：
    刘刚
  • 依托单位：
    西安交通大学
  • 学科分类：
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Nanostructured Cu/X (X = fcc Ni, bcc Cr and Mo, hcp Zr and Mg, amorphous CuZr) multilayer films will be prepared on polyimide substrate with a series of modulation period and modulation ratio, respectively. After uniaxially stretching the flexible nanostructured multilayer films (NMFs), buckling behaviors on the films will be characterized and statistically analyzed by measuring the width and height of the buckles. This project is aimed to (i) clarify the constituent effect and size effect and their interplay on the buckling behaviors, from the comparisons among the NMFs with different interfacial structures, different X constituent layers, and different modulation structures; (ii) reveal the underlying mechanism for the buckle cracking that will occur in some specific constituents and modulation structures; (iii) propose the criterion for buckle cracking that will be correlated to the mechanical properties of the NMFs. On the other hand, attention will be also paid on the development of buckling-based method to evaluate the adhesion energy of the NMFs/polyimide interface. With the progress in characterizing method, it will be possible to well understand the relationships of NMFs/substrate interfacial bonding-mechanical properties-buckling behaviors. These results should be helpful for the property optimization and material/structure design of NMFs, especially with the provided method for quantitatively determining interfacial adhesion.
本申请拟在聚酰亚胺基底上分别制备具有不同调制周期和调制比的Cu/X (X = fcc结构Ni, bcc结构Cr和Mo, hcp结构Zr和Mg，以及非晶CuZr)纳米金属多层膜，经单轴拉伸后观察并定量统计表征屈曲的形态和几何尺寸，系统研究纳米金属多层膜的屈曲变形行为。通过不同层间界面结构、不同组元匹配和不同调制结构之间的对比，阐明组元效应和尺寸效应对纳米金属多层膜屈曲的单独和耦合影响；通过屈曲开裂共性规律和个性特征的归纳和总结，澄清屈曲开裂的内在机制及主要控制因素；提出屈曲开裂的宏观判据，并与纳米金属多层膜的力学性能相关联。同时，发展柔性基底上纳米金属多层膜膜基结合能的翘曲法表征技术和理论模型，在此基础上建立起膜基结合-力学性能-屈曲行为之间的联系。研究结果不仅可以为相关领域膜基体系的选择和评价提供表征技术支持，同时也为纳米金属多层膜的性能优化和材料/结构设计提供理论参考和评判标准

结项摘要

屈曲是附着型薄膜材料一种典型的变形及失效形式，尤其是对于柔性基板上的金属薄膜更为重要。尽管柔性基底上单层金属薄膜的屈曲变形行为已经得到了一定的研究，但是纳米金属多层薄膜的屈曲变形还少有研究。本项目立足这一国际研究前沿，结合前期优势工作基础，对比开展了不同层间界面结构、不同组元匹配和不同调制结构纳米金属多层膜的屈曲变形行为，取得了以下主要进展：. (1) 澄清了纳米金属多层膜屈曲行为组元效应的内在影响机制及主要控制因素，提出一个由膜基界面结合能、多层膜断裂韧性和弹性模量组合而成的复合参量，来定量表征屈曲模式的转变。. (2) 揭示了不同组元匹配纳米金属多层膜屈曲行为随调制周期和调制比变化演变的共性规律和个性特征，建立了柔性基板上纳米金属多层膜的开裂图谱和屈曲图谱，并提出了定量判据。. (3) 提出柔性基底上纳米金属多层膜膜基结合能的屈曲测定方法及适用范围，为研究膜基体系界面状态对变形性能和力学性能的影响提供了有效的实验手段和技术支持。. 发表SCI文章23篇，包括Acta Mater. 3 篇、Inter. J. Plasticity 3篇、Nanoscale 3篇和Scripta Mater. 6篇，获授权国家发明专利3项。在本领域重要的国内外学术会议上做邀请报告13次。荣获国家自然科学二等奖1项。项目执行期内，负责人荣获国家杰出青年科学基金资助，入选中组部万人计划科技创新领军人才计划，并受聘教育部长江学者特聘教授。培养硕士/博士毕业研究生10余人。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
New insight into the stable grain size of nanotwinned Ni in steady-state creep: Effect of the ratio of effective-to-internal stress
对稳态蠕变中纳米孪晶镍的稳定晶粒尺寸的新见解：有效应力与内应力之比的影响
  • DOI：
    10.1016/j.ijplas.2016.07.009
  • 发表时间：
    2016-10-01
  • 期刊：
    INTERNATIONAL JOURNAL OF PLASTICITY
  • 影响因子：
    9.8
  • 作者：
    Li, J.;Zhang, J. Y.;Sun, J.
  • 通讯作者：
    Sun, J.
Interfacial stress transfer mechanism of Cu-Zr amorphous films on polyimide substrates: Effect of deformation-induced devitrification
聚酰亚胺基底上 Cu-Zr 非晶薄膜的界面应力传递机制：变形引起的失透效应
  • DOI：
    10.1016/j.jallcom.2019.01.016
  • 发表时间：
    2019-04
  • 期刊：
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子：
    6.2
  • 作者：
    K. Wu;Y. Q. Wang;H. Z. Yuan;J. Y. Zhang;G. Liu;J. Sun
  • 通讯作者：
    J. Sun
Two-stage wrinkling of Al films deposited on polymer substrates
沉积在聚合物基底上的铝膜的两阶段起皱
  • DOI：
    10.1016/j.scriptamat.2018.12.016
  • 发表时间：
    2019-03
  • 期刊：
    Scripta Materialia
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    K. Wu;H. Z. Yuan;S. J. Li;J. Y. Zhang;G. Liu;J. Sun
  • 通讯作者：
    J. Sun
Phase transformation-induced strength softening in Ti/Ta nanostructured multilayers: Coherent interface vs phase boundary
Ti/Ta 纳米结构多层膜中相变引起的强度软化：共格界面与相界
  • DOI：
    10.1016/j.msea.2016.12.040
  • 发表时间：
    2017-01-27
  • 期刊：
    MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Hou, Z. Q.;Zhang, J. Y.;Sun, J.
  • 通讯作者：
    Sun, J.
From size-dependent strengthening to softening in nanolaminated Cu/Cu-Zr crystalline/amorphous micropillars
纳米层压 Cu/Cu-Zr 晶体/非晶微柱从尺寸依赖性强化到软化
  • DOI：
    10.1016/j.msea.2018.06.079
  • 发表时间：
    2018-08
  • 期刊：
    Materials Science and Engineering A
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Y. Q. Wang;X. Q. Liang;K. Wu;J. Y. Zhang;G. Liu;J. Sun
  • 通讯作者：
    J. Sun

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  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Yajuan Liu;刘刚
  • 通讯作者：
    刘刚
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  • 作者：
    段兴武;谢云;刘刚;蔺涛
  • 通讯作者：
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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

        graph TD
          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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