納米晶體材料的振動特性及熱學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、納米材料是80年代中期發(fā)展起來的一種具有全新結(jié)構(gòu)的材料,由于其不同于常規(guī)材料的特殊性質(zhì)而成為當(dāng)代物理學(xué)、化學(xué)以及材料科學(xué)等學(xué)科研究的熱門課題之一.本文旨在探索納米材料尤其是一維納米晶體材料的振動特性及熱力學(xué)方面的一些特殊性質(zhì).通過大量文獻(xiàn)調(diào)研,發(fā)現(xiàn)在納米材料的振動特性以及熱力學(xué)方面的研究領(lǐng)域還有很多不足,甚至可以說還有很多并未涉及到的地方.在緒論部分詳細(xì)論述了納米材料熱力學(xué)性質(zhì)的研究進(jìn)展后,根據(jù)納米材料的特殊結(jié)構(gòu),考慮到一維問題的直觀性

2、和簡潔性,本文建立了一維納米隨機(jī)鏈模型,在該模型中,晶粒大小以及各晶粒內(nèi)原子間的最近鄰力作用常數(shù)隨機(jī)分布;利用點(diǎn)陣動力學(xué)的方法、負(fù)本征值理論以及五對角厄米矩陣本征矢量算法,在考慮原子間次近鄰相互作用的前提下,計算了一維納米材料的振動特性以及一些熱力學(xué)物理量,并對計算結(jié)果作了系統(tǒng)的分析.作為比較,我們還計算了一維單晶體以及一維無序體系對應(yīng)的性質(zhì).計算結(jié)果表明,納米材料的聲子態(tài)密度在低頻端比單晶體的高,隨著晶粒大小的減小,其低頻段的聲子態(tài)密

3、度增大,而且,納米材料的聲子態(tài)密度形狀與單晶體以及無序體系也有很大的不同,這與已有的實(shí)驗(yàn)及理論研究結(jié)果符合得很好;與電子態(tài)相似,納米材料的聲子態(tài)也具有局域的特性,而且,這種特性與顆粒大小、系統(tǒng)大小、頻率大小等有著密切的聯(lián)系,隨著頻率的增大,局域化程度越高,這方面的研究在文獻(xiàn)中還從未有過報導(dǎo);與單晶體以及無序體系相比,納米材料具有獨(dú)特的熱力學(xué)性質(zhì),比如:高比熱、高熵值等,這些參量本身也與溫度、顆粒大小等因素有直接的關(guān)系.研究的結(jié)果還發(fā)現(xiàn),