纳米单晶铜薄膜[1 0 0]方向塑性形变的分子动力学模拟研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

#本选题研究的目的及意义
纳米材料由于其独特的微观结构和优异的性能，在微电子、航空航天、生物医药等领域展现出巨大的应用潜力。

理解纳米材料的力学行为，特别是塑性变形机制，对于其设计、制备和应用至关重要。

本选题以纳米单晶铜薄膜为研究对象，采用分子动力学模拟方法，探究其在[100]方向拉伸下的塑性变形行为，揭示其微观变形机制，为纳米材料的性能优化和应用提供理论指导。

2. 本选题国内外研究状况综述

#本选题国内外研究状况综述
纳米材料的力学行为一直是材料科学领域的研究热点。

近年来，随着实验技术和计算机模拟技术的进步，人们对纳米材料的塑性变形机制有了更深入的认识。

1. 国内研究现状

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究将采用分子动力学模拟方法，构建纳米单晶铜薄膜模型，并对其进行[100]方向的拉伸模拟。

主要研究内容包括：
1.分子动力学模拟方法的建立:选择合适的嵌入原子势来描述铜原子之间的相互作用，建立合理的模拟体系，确定边界条件和加载方式。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用分子动力学模拟方法，借助lammps软件对纳米单晶铜薄膜[100]方向的塑性变形进行模拟研究。

首先，构建纳米单晶铜薄膜模型。

采用周期性边界条件，以消除边界效应的影响。

5. 研究的创新点

本研究的创新点在于：
1.针对特定晶向[100]进行深入研究:目前关于纳米单晶铜薄膜塑性变形的研究多集中于[111]晶向，本研究选择[100]晶向作为研究对象，可以丰富对不同晶向下纳米材料力学行为的认识。

2.结合温度和应变率效应:本研究不仅关注纳米单晶铜薄膜的力学性能，还将系统地研究温度和应变率对塑性变形的影响，分析其对位错行为的影响机制，以及对宏观力学性能的影响规律，为纳米材料在不同环境下的应用提供理论指导。

3.注重微观机制的揭示:本研究将利用分子动力学模拟的优势，从原子尺度揭示纳米单晶铜薄膜塑性变形的微观机制，例如位错的形核、运动、交互作用等行为，以及层错能的影响，为理解纳米材料的变形行为提供更深入的视角。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 谢建兵, 葛昌纯, 王自强, 等. 表面效应对纳米单晶铜薄膜拉伸力学性能的影响[j]. 中国有色金属学报, 2019, 29(10): 2331-2339.

[2] 王海涛, 张洪波, 刘伟, 等. 纳米单晶铜薄膜拉伸力学性能的分子动力学模拟[j]. 材料工程, 2021, 512(03): 146-153.

[3] 王亚斌, 周青华, 孙振亚. 温度和应变速率对纳米单晶铜拉伸变形机制的影响[j]. 材料热处理学报, 2018, 39(12): 1-7.