单晶与多晶钼纳米丝拉伸行为的分子动力学模拟对比

本文主要探讨了通过分子动力学模拟技术对单晶和多晶钼纳米丝在轴向拉伸过程中的形变行为进行了深入对比研究。2009年发表在中国有色金属学报上的这一论文，由李小凡、胡望宇、肖时芳和邓辉球四位作者合作完成，他们聚焦于湖南大学物理与微电子科学学院，针对的是铝纳米丝这一特定材料。 研究发现，单晶纳米丝表现出显著的优势。相比于多晶纳米丝，其具有更高的弹性模量，这意味着它能更好地抵抗外力引起的形变。此外，单晶纳米丝的屈服应力也更高，这表示在承受较小的外部压力下就能达到塑性变形的临界点。断裂应变方面，单晶纳米丝显示出更长的延展性，这使得它在拉伸过程中能够经历更多结构转变和无序化，从而导致所谓的超塑性现象，即在拉伸过程中表现出异常高的塑性变形能力。 在多晶纳米丝的拉伸行为中，颈缩现象从应力高度集中的晶界开始，且结构转变主要局限于这些晶界附近。这种局部性质表明，尽管整体结构受到的影响较小，但晶界处的高应力在控制多晶纳米丝的塑性形变和最终断裂中扮演着核心角色。换句话说，晶界的强度和稳定性直接影响了纳米丝的力学性能。 分子动力学模拟揭示，纳米丝在拉伸过程中由应力引发的结构转变是塑性变形的一个关键机制。这种转变不仅可以理解为材料内部微观结构的动态响应，而且对于理解纳米尺度材料的失效机制具有重要意义。通过对这两种不同晶体结构的纳米丝进行模拟，研究人员能够为优化纳米材料的设计和应用提供理论依据，特别是在高强度、高弹性和超塑性需求的领域，如电子器件、生物医学应用以及纳米机械系统中。