Bi2Te3力學(xué)性能空位效應(yīng)和納孔效應(yīng)的分子動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、熱電材料是能夠?qū)崿F(xiàn)熱能與電能相互轉(zhuǎn)換的新型功能材料，由熱電材料做成的器件具有清潔、環(huán)保、無污染的特點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景，在眾多熱電材料體系中，Bi2Te3基熱電材料是最早得到商業(yè)化應(yīng)用的熱電材料。在熱電器件的服役環(huán)境中，熱電材料不可避免要長期處于循環(huán)熱應(yīng)力的荷載中，這將導(dǎo)致熱電材料的力學(xué)穩(wěn)定性急劇下降，進(jìn)而導(dǎo)致材料的失效破壞。因而，研究Bi2Te3基熱電材料的力學(xué)性能對(duì)該類材料的工業(yè)化應(yīng)用具有重要的理論指導(dǎo)依據(jù)。研究Bi2Te3材料原

2、子缺位和納孔效應(yīng)下的基本力學(xué)行為，揭示缺位效應(yīng)和納孔效應(yīng)對(duì)Bi2Te3熱電材料力學(xué)性能的影響規(guī)律及其機(jī)理，為開發(fā)高效穩(wěn)定的Bi2Te3基熱電器件提供了重要理論指導(dǎo)依據(jù)。
　　 研究結(jié)果表明，Bi2Te3結(jié)構(gòu)中Bi原子在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面占據(jù)著主導(dǎo)作用，Bi原子的空位能顯著降低Bi2Te3的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而顯著降低Bi2Te3的力學(xué)性能，完整的原子構(gòu)型表明Bi2Te3空位模型在整個(gè)拉伸過程中均保持完美的晶體結(jié)構(gòu)。在斷裂階段，單晶塊體

3、Bi2Te3在上、下表面與x軸成45°角發(fā)生破壞;納米孔洞是結(jié)構(gòu)的重要缺陷，能顯著降低Bi2Te3材料的力學(xué)性能，隨著孔隙率的增加，力學(xué)性能依次降低，由Bi2Te3拉伸過程的原子構(gòu)型圖，發(fā)現(xiàn)納孔Bi2Te3在整個(gè)拉伸過程中保持完整的原子構(gòu)型，在斷裂階段，每個(gè)納孔附近均出現(xiàn)相同的破壞狀態(tài)，最終在中間納孔處發(fā)生整體結(jié)構(gòu)的破壞，孔隙率是影響彈性模量的唯一因素，孔隙率越大，彈性模量越低;除孔隙率外，比表面積比和最小橫斷面長度也是影響極限應(yīng)力和斷