【摘 要】
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富勒烯、半导体纳米团簇、金属纳米颗粒等0维纳米材料在新型微纳米机电器件如光伏器件、柔性电子等领域有重要应用。为促进这些0维材料在新器件中的应用，研究它们的力学性能、动力学性能及力电耦合性能等至关重要。本报告将汇报本课题组在相关问题研究中取得的一些初步进展，内容包括纳米颗粒的自组装动力学及其尺度、温度等效应、应变调控纳米颗粒在聚合物中的结构特性及其对物理力学性能的影响。基于相关模拟及理论研究提出了提
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富勒烯、半导体纳米团簇、金属纳米颗粒等0维纳米材料在新型微纳米机电器件如光伏器件、柔性电子等领域有重要应用。为促进这些0维材料在新器件中的应用，研究它们的力学性能、动力学性能及力电耦合性能等至关重要。本报告将汇报本课题组在相关问题研究中取得的一些初步进展，内容包括纳米颗粒的自组装动力学及其尺度、温度等效应、应变调控纳米颗粒在聚合物中的结构特性及其对物理力学性能的影响。基于相关模拟及理论研究提出了提高光伏器件及柔性电子器件性能的新设计思路。与实验课题组的合作结果证明了该设计思路的有效性。
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传统的连续介质力学是与绝对尺度无关，它不能解释微、纳米尺度所展现的尺度效应。在微米尺度考虑应变梯度，在纳米尺度引入表面效应，能够很好得解释微纳米尺度的尺度依赖性。本文简要总结了作者在这一领域的一些研究成果。在传统的压电理论中，引入转动梯度的影响，发展了相关的理论模型。考虑应变梯度和界面相的影响，计算了纳米多晶材料的有效性质。分析了表面效应对纳米夹杂静、动态弹性场，纳米元件弹性行为、接触问题的影响等
细胞在纤维性细胞外基质中能感知并响应长距离的力学信号。最近实验发现细胞外基质的纤维特性导致长程力学信号的传递，然而其物理机制以及细胞形状与收缩力的影响仍有待研究。我们研究了影响细胞外基质中长程力传递的全部因素，包括胶原纤维的转动与集束、纤维的应变硬化以及细胞的伸长与极化。胶原蛋白网络是细胞外基质与结缔组织主要的承力组分，在拉伸与压缩载荷下表现出非对称的刚度和泊松比。我们建立胶原蛋白网络的三维离散模
表皮微流控芯片应用于人类可穿戴装备是未来新型人体健康监测技术的关键部件之一，因而研究微流体在表皮微流控芯片中的润湿行为具有重要的意义。本文采用自由能理论从几何和能量的角度研究了液滴在双表面超疏水通道中的润湿行为。区别于一般的自由能理论，在模型中我们把重力势能加入了体系的能量，通过能量最小求得系统在不同倾斜角下的稳定平衡状态，从而可以得到不同倾斜角下液滴的接触角。同时我们发现在一定的条件下，液滴在倾
纳米通道内的物质输运不仅具有极其重要的基础科学意义,而且在生物仿生、海水淡化、绿色能源等领域具有广泛的潜在应用.纳米尺度下,界面效应和分子间力作用凸显.液体分子自由运动受到限制,其结构表现出分层、有序化等特征.受此影响,受限液体的输运行为也呈现出跟宏观尺度下截然不同的形式.水合离子及水合层是描述离子在水溶液中传输的基本模型之一.如果纳米通道的尺寸小于水合离子的直径,空间限域效应将使离子的水合层发生
自然结构材料由于具有高度有序的独特微纳分级结构而往往表现出超乎寻常的优异力学性能，其轻质、高强和高韧性的完美结合引起了研究人员的极大兴趣，对自然结构材料的结构-性能解析以及人工模仿制备一直是材料科学领域的研究热点。随着现代社的日益发展，从民用工程到航空航天等各领域对结构材料的实际应用要求越来越高，迫切需要对传统结构材料进行性能革新。近年来研究表明，依据自然结构材料的设计灵感，开发新型的高性能仿生结
表面具有微结构的固体材料可作为一种滑移表面功能材料应用于水下，具有防粘附、减阻、调控空化产生等诸多优良性质，在流动减阻等领域具有良好的应用前景。这些优良的性质有赖于封存在微结构孔隙中的气层。然而，在静水压强、溶解扩散、流动剪切等因素的影响下，气层会逐渐失稳甚至消失，使得这些功能表面失去原有的优良性能。因此，保持微结构孔隙中的气层在水下的长时间、稳定存在，是该功能表面在水下应用面临的最大挑战之一。本
为解决再入过程中的黑障问题，克服单纯外加磁场方法中磁场装置的重量及复杂性的问题，提出了天线和强电磁场发生装置一体化综合设计的思路——电磁窗天线，外加电压为100V.利用不同飞行高度下的流场数据，对作用于流场的耦合电磁场进行数值模拟，对比不同参数设置下天线窗口处的电子密度和电磁波衰减常数，分析了再入飞行器的飞行高度、天线窗位置、电磁波频率、电子密度和碰撞频率等参数对电磁窗天线性能的影响.从分析结果可
Recent experiments have shown that graphene foam materials exhibit a rubber-like constitutive behavior under uniaxial compression and a good energy dissipative capability under cyclic load.Coarse grai
The coarse-grained (CG) potentials of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) were developed in our previous work (J.Mech.Phys.Solids,2014,71: 197-218.).However,the CG potentials can only be used to e
石墨烯作为一种典型的原子级超薄二维材料，其物理性能往往显著地受外界影响。近年来，石墨烯与不同晶体材料(包括其他二维材料)构成的异质结构由于具有独特的、可调控的材料性能而引起了人们广泛的兴趣。由于异质界面被石墨烯覆盖而处于材料内部，如何精细表征该界面上的相互作用一直是一个巨大的挑战。本研究中，借助原子力显微镜的导电模式(c-AFM)，对石墨烯/Ge(111)异质界面的相互作用进行了表征。研究发现，对