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键能模型的推广及其在纳米材料中的应用

作　者: 李业军
导　师: 齐卫宏
学　校: 中南大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 合金纳米微粒结构稳定性热力学性能键能模型
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在前期工作基础上将键能模型推广,并利用推广后的模型研究了金属纳米微粒及外延纳米薄膜的结构稳定性,二元合金纳米微粒的热力学性能的尺寸形状效应,以及二元合金纳米微粒的有序无序相变。研究主要涉及以下内容：1)通过考虑表面原子与内部原子成键情况的差异,将键能模型推广并通过推广后的模型研究了金属纳米微粒、外延金属薄膜的以及嵌入金属纳米微粒的结构稳定性,推导出了预测结构稳定性的临界尺寸公式,并分析讨论了金属纳米材料结构稳定性的尺寸、形状和基体效应的影响。2)利用键能模型的基本思路,将该模型推广至合金纳米微粒体系,推到了合金纳米微粒热力学性能(结合能、熔化温度、熔化焓、熔化熵、相图和居里温度等)的计算公式。进一步分析讨论了这些热力学性能与尺寸、形状、结构、表面偏聚、成分和维度等的依赖关系。3)根据键能模型对纳米微粒结合能尺寸效应的研究结果,将预测块体有序无序相变的著名的Bragg-Williams模型推广到纳米体系,并利用该模型研究了B2、L10和L12三种结构合金纳米微粒有序无序相变与尺寸和成分效应的依赖关系。研究发现,合金纳米微粒的有序无序相变可能开始于表面且是由表面主导的。本文研究扩展了键能模型的应用范围,研究结果对于深入理解纳米微粒的结构和特性具有重要的科学意义,并对于纳米材料的设计、调控和应用具有重要的指导意义。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章文献综述  8-18
  1.1 引言  8
  1.2 纳米微粒的结合能模型  8-11
    1.2.1 Liquid drop模型  9
    1.2.2 BOLS模型  9-10
    1.2.3 Latent heat模型  10
    1.2.4 Bond Energy(键能)模型  10-11
  1.3 金属纳米微粒及纳米薄膜的结构稳定性研究现状  11-14
  1.4 合金纳米微粒的热力学性能研究现状  14-16
  1.5 二元合金纳米微粒的有序无序转变研究现状  16-17
  1.6 本研究课题的研究内容  17-18
第二章金属纳米微粒及外延纳米薄膜的的结构稳定性  18-28
  2.1 引言  18
  2.2 理论模型  18-20
  2.3 计算结果与分析  20-27
    2.3.1 自由表面金属纳米微粒  20-23
    2.3.2 外延金属纳米薄膜  23-25
    2.3.3 嵌入基体的金属纳米微粒  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章合金及金属纳米微粒的热力学性能  28-50
  3.1 引言  28
  3.2 理论模型  28-30
  3.3 计算结果与分析  30-48
    3.3.1 结合能  30-31
    3.3.2 熔化温度  31-44
    3.3.3 熔化焓和熔化熵  44-45
    3.3.4 相图  45-47
    3.3.5 居里温度  47-48
  3.4 本章小节  48-50
第四章二元合金纳米微粒的有序无序相变  50-64
  4.1 引言  50
  4.2 理论模型  50-54
    4.2.1 B_2结构  51-53
    4.2.2 L1_0结构  53-54
    4.2.3 L1_2结构  54
  4.3 计算结果与分析  54-63
  4.4 本章小节  63-64
第五章结论  64-66
参考文献  66-73
致谢  73-74
硕士研究生期间发表的论文  74

键能模型的推广及其在纳米材料中的应用

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