Investigation of the Young's modulus and thermal expansion of amorphous titania-doped tantala films
当前一代先进的引力波探测器利用二氧化钛掺杂的氧化钽/二氧化硅多层堆叠作为其镜面涂层。低折射率二氧化硅的性质是众所周知的，然而，在没有详细的直接测量，杨氏模量和热膨胀系数（CTE）的高折射率材料，二氧化钛掺杂的氧化钽的材料参数，已被假定为等于纯氧化钽涂层测量值。为了确定热噪声计算所需的真实值，我们已经进行了测量的杨氏模量和CTE通过使用纳米压痕和热弯曲测量。测量的目的是评估二氧化钛掺杂浓度和沉积后热处理对测量值的影响，以评估优化材料参数以进一步改善探测器热噪声的可能性。纯钽和25%和55%的二氧化钛掺杂的钽的杨氏模量测量显示了很宽的范围内的值，从132至177 GPa，取决于二氧化钛浓度和热处理。对于掺杂25%和55%二氧化钛的氧化钽，CTE测量值分别为（3.9 +/- 0.1）x 10 ^-6 K^-1和（4.9 +/- 0.3）x 10^-6 K^-1，与沉积后热处理无关。
2014-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Size, vacancy and temperature effects on Young's modulus of silicene nanoribbons
我们报告的杨氏模量（YM）的无缺陷和有缺陷的硅烯纳米带（SNRs）的长度和温度的函数的结果。在这项研究中，我们进行分子动力学模拟使用环境依赖的原子间相互作用势（EDIP）来描述硅原子的相互作用。我们发现，原始的和有缺陷的信噪比的杨氏模量的增加，在两个手性方向的带状长度。结果表明，有缺陷的SNR的杨氏模量表现出复杂的依赖于空位的组合。对于温度，我们发现YM的SNRs与空位缺陷和没有表现出非线性行为，它可以定制为一个给定的长度和手性。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On Mechanical Response of Macro- and Microfiller-Reinforced Polymer: Young Modulus and Shear Wave Velocity
我们最近研究了铁弹-介电型微复合材料的有效剪切模量和体积模量、有效泊松比和有效介电响应问题。最近，一位M。Hudak等对EVA材料的静态力学性能进行了理论和实验研究。我们将我们所提到的铁弹性-弹性体型微复合材料的力学响应的研究扩展到杨氏模量和剪切波速度的研究。
2017-03-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Young's Modulus and Corresponding Orientation in β-Ga2O3 Thin Films Resolved by Nanomechanical Resonators
我们报告的非破坏性测量薄膜单晶β-氧化镓（β-Ga 2 O3）的杨氏模量的纳米级的机械结构，通过测量其基模共振频率。从测量中，我们提取了低压化学气相沉积（LPCVD）合成的β-Ga 2 O 3纳米片在（100）平面上的杨氏模量EY，（100）= 261.4+/-20.6 GPa，以及在[010]方向上的杨氏模量EY，[010] = 245.8+/-9.2 GPa，用于从通过边缘限定膜馈送生长（EFG）方法生长的体β-Ga 2 O 3晶体机械切割的β-Ga 2 O 3纳米带。直接在纳米机械共振装置平台上提取的杨氏模量与来自第一原理计算的理论值和从大块晶体中实验提取的值相当。这项研究产生了重要的定量纳米力学性能的β-Ga 2 O3晶体，并有助于铺平道路β-Ga 2 O3微/纳机电系统（M/NEMS）和传感器的进一步工程。
2021-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wall "thickness" effects on Raman spectrum shift, thermal conductivity, and Young's modulus of single walled nanotubes
从理论上证明了在有限温度下，单壁碳纳米管的有效壁厚应为$W=W_s+W_d$，其中$W_s$为最外层电子轨道的扩展所定义的静态壁厚，$W_d$为由于原子热振动所引起的动态壁厚.分子模拟和理论分析均表明$W_d$与$\sqrt{T}$成正比。我们发现动态厚度随温度的增加是拉曼光谱移动的主要机制。动态厚度的引入改变了关于杨氏模量的一些结论，并降低了热导率的值。
2005-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Liquid-metal/NdFeB/Sillicone Composite Elastomer with Reprogrammable Magnetization and Modulus
磁编程软机器在微创医学、可穿戴设备、软机器人等领域具有广阔的发展前景。然而，不可重复的磁化和低模量限制了它们的应用。到目前为止，很少有技术可以使磁性软机器人具有可调节的功能，机械和电气性能。本文提出了一种基于液态金属-钕铁硼-有机硅复合材料的磁性功能弹性体。该磁性弹性体利用液态金属的相变特性和微铁磁颗粒的磁导向旋转，实现磁化强度和模量的可编程。给出了该弹性体的制备方法，并测试了其基本可编程性能。还制造了一些机器人原型，以展示如何通过编程磁化和模量来响应不同的任务要求。本研究为磁性软机器人的设计和大规模制造提供了一条新的途径。
2021-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Predicting Young's Modulus of Glasses with Sparse Datasets using Machine Learning
机器学习（ML）方法正在成为预测和设计新材料的流行工具。特别是，神经网络（NN）是一种很有前途的ML方法，可用于识别数据中隐藏的趋势。然而，这些方法依赖于大型数据集，并且在使用稀疏数据集时经常表现出过拟合。此外，评估新数据集或当前数据集外推的预测的不确定性具有挑战性。在此，使用高斯过程回归（GPR），我们预测具有稀疏数据集的硅酸盐玻璃的杨氏模量。我们表明，GPR显着优于NN的稀疏数据集，同时确保没有过拟合。此外，由于非参数的性质，GPR提供了定量界限的预测的可靠性，同时外推。总体而言，GPR提出了一种先进的ML方法，用于加速新型功能材料（如玻璃）的开发。
2019-02-26 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Comparison of various schemes to determine the Young's modulus of disordered carbon nanomembranes compared to crystalline graphene
本文以碳纳米膜为例比较三种确定杨氏模量的方法，指出经仔细调整的应力-应变模拟可给出与实验一致的正确结果，并给出可信模拟步骤。
2024-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Low bending rigidity and large Young's modulus drive strong flexural phonon renormalization in two-dimensional monolayers
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
研究揭示了低弯曲刚度和高杨氏模量如何影响二维单层中弯曲声子的简正化，通过第一性原理计算展示了弯曲刚度对声子 dispersion 的影响，并提出杨氏模量与弯曲刚度的相互作用对稳定二维单层的重要性。
2026-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Accelerating inverse crystal structure prediction by machine learning: a case study of carbon allotropes
在结构预测方法的基础上，采用机器学习方法代替密度泛函理论（DFT）方法预测材料性能，从而加快材料搜索过程。本文利用萨马拉碳同素异形体数据库中的碳结构数据，通过高通量计算建立了一个碳材料数据集。然后，我们训练了一个ML模型，该模型专门预测弹性模量（体积模量、剪切模量和杨氏模量），并证实在预测碳同素异形体的弹性模量方面，其准确性优于AFLOW-ML。我们进一步将我们的ML模型与CALYPSO代码相结合，以寻找具有高杨氏模量的新碳结构。首次发现了一种新的碳同素异形体，命名为Cmcm-C24，其硬度大于80 GPa。Cmcm-C24相被鉴定为具有直接带隙的半导体。系统地研究了这种新型碳同素异形体的结构稳定性、弹性模量和电子性质，所获得的结果证明了ML方法加速材料搜索过程的可行性。
2020-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Optimization of indirect magnetoelectric effect in thin-film/substrate/piezoelectric-actuator heterostructure using polymer substrate
研究了磁致伸缩薄膜/衬底/压电致动器异质结构中的间接磁电效应。已经采用了两种不同的基板：柔性基板（杨氏模量为4GPa）和刚性基板（杨氏模量为180 GPa）。一个明确的优化的间接磁电耦合，研究了微带铁磁共振，已被强调时，使用的聚合物基板。然而，与刚性基板相比，柔性基板也导致先验的不期望的和巨大的单轴各向异性，这似乎与磁致伸缩膜内部的非等双轴残余应力有关。这种非等轴性的强振幅是由于聚合物和磁致伸缩膜之间的大杨氏模量失配，这导致在加工过程中沿着给定方向的轻微弯曲，从而导致大的磁致弹性各向异性。
2014-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Softening the ultra-stiff: controlled variation of Young's modulus in single crystal diamond
结合实验和数值研究的缺陷单晶金刚石的弹性性能的变化首次提出，通过比较纳米压痕测量的MeV离子注入样品的多尺度建模，包括从头算原子计算和介观尺度有限元方法（FEM）模拟。发现通过在2 × 10^18 - 5 × 10^21 cm-3密度范围内局部引入缺陷，可以在金刚石晶体结构中诱导密度的显著降低，而不会引起材料的石墨化。从头算原子模拟证实了实验结果具有良好的信心。进一步采用有限元模拟来验证测量的变形与刚度降低的一致性，并推导出注入区域中的应变和应力水平。结合这些实验和数值结果，我们还提供了深入的机制，负责金刚石石墨化阈值的深度依赖性。这项工作展望了通过缺陷工程实现单晶金刚石的机械性能的精确可调谐性的可能性，具有重要的技术应用，即金刚石基微机械谐振器的谐振频率的制造和控制。
2016-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Pentadiamond: A Hard Carbon Allotrope of a Pentagonal Network of sp2 and sp3 atoms"
在最近的一封信中[1] Y。Fujii等人提出了一种新的碳同素异形体，并声称其极高的杨氏模量和剪切模量分别为1691和1113 GPa，超过金刚石的1.5倍和2倍！作者还声称这种碳改性的独特的负平均泊松比为-0.24，体积模量为381 GPa，声速记录值为28.7 km/s。在这里，我们通过两个独立的计算表明，这些值是作为误差的结果而获得的。新的假设的同素异形体实际上具有相当适度的弹性模量，对于具有类似密度的碳结构来说不显著：体积模量为250 GPa，剪切模量为170 GPa，杨氏模量为417 GPa，正泊松比为0.22。
2020-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Elastic properties of transition metal dioxides: XO$_{2}$(X=Ru, Rh, Os, Ir)
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了金红石型过渡金属氧化物XO $_{2}$（X=Ru，Rh，Os，Ir）的弹性性质.弹性常数，体积模量，剪切模量，杨氏模量以及泊松比。OsO $_2$和IrO $_2$具有很强的不可压缩性。这些二氧化物的硬度估计表明，它们不是超硬固体。所得到的德拜温度与过渡金属二氮化物或二硼化物的德拜温度相当。
2008-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation on the transition metal borides with Ta3B4-type structure: a class of hard and refractory materials
基于密度泛函理论，我们首次系统地研究了过渡金属硼化物M_3B_4（M=Ti，V，Cr，Zr，Nb，Mo，Hf，Ta，W）的结构稳定性、力学性能和化学键。所有目前研究的M3B4已被证明是化学和机械稳定的。导出了理想多晶M_3B_4聚集体的体积模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比、显微硬度、德拜温度和各向异性。此外，还讨论了这些等结构M_3B_4的德拜温度与显微硬度的关系。此外，柯西压力，体积模量与剪切模量的比值，泊松比的结果表明，过渡金属的价电子在M3B4的延展性中起着重要的作用。计算的M3B4的总态密度表明，所有这些硼化物显示金属导电性。通过对电子局域化函数的分析，我们发现M_3B_4的塑性提高可能是由于角键特征的降低。
2015-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Revisiting the buckling metrology method to determine the Young's modulus of 2D materials
测量二维材料的力学性能是一项艰巨的任务。虽然常规的电子和光学探测技术甚至适用于原子级薄的材料，但传统的机械测试不能直接应用。因此，需要开发新的机械测试技术。到目前为止，最普遍的方法需要微制造来创建自由悬浮的膜，使得它们的实施复杂且昂贵。在这里，我们重温一个简单而强大的技术来测量薄膜的机械性能。不需要制造自由悬挂结构的屈曲计量方法用于确定厚度范围为3至10层的几种过渡金属二硫属化物（MoS2、MoSe2、WS2和WSe2）的杨氏模量。我们严格比较所获得的杨氏模量和它们的不确定性的值，发现这种简单的技术提供的结果，这是在良好的协议与使用其他高度复杂的测试方法报告。通过比较文献中报道的不同方法所需的成本，复杂性和时间，屈曲计量方法具有一定的优势，使其成为一种有趣的2D材料力学测试工具。
2019-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Strain, Young's modulus, and structural transition of EuTiO3 thin films probed by micro-mechanical methods
本研究利用EuTiO3单晶外延薄膜制备悬浮微结构，测得其杨氏模量、应变等力学参数，研究了反铁畸变转变的非单调滞后力学响应，并分析了氧空位的影响。
2023-10-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Determination of the dynamic Young's modulus of quantum materials in piezoactuator-driven uniaxial pressure cells using a low-frequency a.c. method
本文提出一种在压电致动器驱动单轴压力池中测量量子材料动态杨氏模量的低频交流方法，通过施加交流应力并测量交流应变获取模量，在Sr$_2$RuO$_4$中验证了其有效性，并结合弹热测量有效检测材料弹性异常及有序相性质。
2024-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Mechanical Properties of Single-Layer Black Phosphorus
采用第一性原理计算研究了单层黑磷在单轴变形下的力学性能。杨氏模量和极限应变被发现是高度各向异性和非线性的准二维褶皱结构的结果。具体而言，面内杨氏模量在与褶皱垂直的方向上为44.0GPa，在平行方向上为92.7GPa。在垂直和平行方向上的极限应变分别为0.48和0.20。
2014-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Elastic properties of highly anisotropic thin poly(propylene) foams
本文报道了高度各向异性聚丙烯微孔膜的弹性性能。与文献中的其他泡沫相比，该材料显示出独特的弹性特性。数据显示为相对杨氏模量$E^*/E_s$对相对密度$ρ^*/ρ_s$。几乎所有来自文献的数据都位于具有$1\le n\le6$的区域$E^*/E_s=(ρ^*/ρ_s)^n$上。另一方面，引入的材料在高相对密度下具有较低的相对杨氏模量，$n\ge6$。
2004-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Elastomer-based whispering gallery mode microlasers with low Young's modulus for biosensing applications
University of Cologne（科隆大学）
本文提出了一种基于弹性体的 whispering gallery 模式微激光器，用于生物传感，展示了其在检测微小生物力方面的应用潜力。
2026-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
An analytic investigation for the edge effect on mechanical properties of graphene nanoribbons
我们推导出解析表达式的杨氏模量和泊松比的石墨烯nanorigins，其中自由边缘被扭曲的压缩边缘应力。我们的分析公式明确地说明了弯曲的自由边缘的杨氏模量的减少，导致明显的宽度依赖性的石墨烯纳米管的杨氏模量。泊松比也被弯曲的自由边缘减小，并且在具有超窄宽度的石墨烯纳米颗粒中可以实现负泊松比。这些结果与以前的理论工作是可比的。
2018-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Machine learning-based prediction of elastic properties of amorphous metal alloys
本研究基于大量非晶态金属合金数据，通过机器学习分析杨氏模量的相关特征，发现合金摩尔质量与组元数对弹性无显著影响，构建了关联杨氏模量与玻璃化转变温度、屈服应力的非线性回归模型，推广了已有经验公式。
2023-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Temperature Dependence of the Tensile Properties of Single Walled Carbon Nanotubes: O(N) Tight Binding MD Simulation
采用O（N）紧束缚分子动力学（TBMD）模拟方法研究了温度对20层（10，10）单壁碳纳米管（SWCNTs）在拉伸载荷下的结构稳定性和力学性能的影响.我们观察到（10，10）管在300 K下的拉伸应变为0.23，压缩应变为0.06时仍能保持其结构稳定性。在拉伸条件下，粘结断裂应变随温度的升高而减小，而在压缩条件下则不随温度的升高而减小。在300 K时，其弹性限度、杨氏模量、抗拉强度和泊松比分别为0.10、0.395 TPa、83.23 GPa和0.285。在300 ~ 900 K温度范围内，随着温度的升高，材料的弹性模量和抗拉强度逐渐减小，而泊松比逐渐增大。在较高的温度下，杨氏模量开始增加，而泊松比和拉伸强度下降。在1200 ~ 1800 K的温度范围内，单壁碳纳米管已经发生变形和软化。在这些变形和软化的SWCNT上施加应变不遵循与在300 K至900 K的温度范围内相同的模式。
2007-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Effect of local anisotropy on fatigue crack initiation in a coarse grained nickel-base superalloy
在目前的工作中，理论方法，基于晶粒取向相关的杨氏模量和施密德因子被用来描述局部晶粒取向的影响裂纹萌生行为的粗晶镍基高温合金René 80。特别是对于具有大晶粒尺寸的强各向异性晶体结构，例如所研究的材料，必须考虑局部弹性性质以评估疲劳裂纹萌生。通过对施密德定律的推广，可以根据局部杨氏模量和施密德因子计算引发局部循环塑性形变的剪应力幅值。用100，000个样本进行的蒙特卡罗模拟显示了随机晶粒取向如何影响这些参数。此外，杨氏模量和施密德因子（称为$E\cdot m$）的产品被用作一个参数，以确定如何晶粒取向影响所得的剪切应力振幅为给定的总应变振幅。除了使用这种方法的理论工作，该模型也验证了使用等温LCF实验，通过确定局部晶粒取向的影响，裂纹萌生位点，使用SEM-EBSD分析。
2018-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Determination of Young's modulus of active pharmaceutical ingredients by relaxation dynamics at elevated pressures
从理论上提出了一种新的方法来研究药物活性成分的玻璃化转变和玻璃化各向异性分子液体在高压下。我们将非晶材料描述为硬球的流体。最近邻的相互作用和合作运动的粒子对玻璃态动力学的影响进行量化，通过一个本地和集体的弹性势垒计算使用Elementary集体非线性Langevin方程理论。在Kramer理论中插入两个势垒，得到结构弛豫时间。然后，我们制定了一个新的映射的基础上的热膨胀过程中的压力相互关联的粒子密度，温度和压力。这种分析使我们能够确定α弛豫的压力和温度依赖性。由此，我们估计一个有效的弹性模量的非晶材料和捕获构象的松弛过程中的影响。值得注意的是，我们的理论结果与实验吻合得很好。
2020-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
Elastic properties of solid material with various arrangements of spherical voids
在这项工作中，包含球形空隙的材料的线弹性性能的计算和比较，使用有限元模拟。重点是均匀的固体材料与球形，空的空隙大小相等。空隙排列在晶格（SC、BCC、FCC和HCP结构）上或随机排列，并且可以重叠以产生连接的空隙。以这种方式，涵盖了0.00和0.95之间的空隙率的整个范围，包括闭孔和开孔结构。对于每种空隙排列和不同的空隙率，计算全刚度张量。由此，杨氏模量和泊松比推导出不同的取向。特别注意评估和减少方法的数值不确定性。以这种方式，对不同的空隙结构进行可靠的定量比较。除此之外，这项工作表明，FCC在（1 1 1）平面中的杨氏模量不同于HCP在（0 0 0 1）平面中的杨氏模量，即使这些结构非常相似。对于给定的空隙率，SC根据方向提供最高和最低的杨氏模量。对于BCC在临界空隙率的弹性行为的开关被发现，至于在其中的杨氏模量是最大化的方向。对于某些晶体空隙的安排和某些方向的泊松比0和1之间，发现，包括值超过各向同性材料的界限。对于随后的调查，完整的刚度张量的范围内的空隙安排和空隙率提供的补充材料。
2016-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Stiffening graphene by controlled defect creation
石墨烯非凡的强度、刚度和轻质性使其在柔性电子产品和机械增强剂方面的应用产生了很大的期望。然而，晶格缺陷的存在下，不可避免地通过可扩展的路线获得的片材，可能会降低其机械性能。在这里，我们报告了一个系统的研究与控制缺陷密度的石墨烯的弹性模量和强度。与直觉相反，面内杨氏模量随着缺陷密度的增加而增加，几乎是空位含量约0.2%的初始值的两倍，使其成为有史以来报道的最硬的材料。对于较高的空位密度，弹性模量随缺陷夹杂而降低。杨氏模量的初始增加解释的弹性系数的依赖性与预测的2D膜的弯曲模式的动量。与此相反，根据标准断裂连续模型，断裂强度随缺陷密度而降低。这些在大气条件下测量的定量结构-性质关系具有基础和技术相关性，并为石墨烯力学代表颠覆性改进的应用提供指导。
2014-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Tungsten material properties at high temperature and high stress
最近报道的结果钨样品在高温和高应力条件下的长寿命预期在中微子工厂的目标加强了一个坚实的目标选项中微子工厂的情况。为了更详细地研究钨的基本材料性质的行为，开发了一种新的方法来测量钨在高应力、高应变率（> 1000 s^-1）和非常高的温度（高达2650 C）下的杨氏模量。该方法是基于测量的表面运动的钨丝，强调由脉冲电流，使用激光多普勒测振仪。已被用来直接获得作为施加的应力和温度的函数的钨杨氏模量的线的膨胀和收缩下的热负荷的测量的特征频率。实验结果与模拟结果进行了比较，我们发现它们吻合得很好。从钨作为高功率靶材的未来用途的观点来看，本研究最重要的结果是钨的杨氏模量在高温、高应力和高应变率下仍然很高。
2011-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Young's and shear moduli and Poisson's ratio for elastic media of high and middle symmetry
使用基地的第四阶张量基地的完全Voigt的对称性阐述了沃尔波尔，我们得到的表达式的逆杨氏模量E，逆剪切模量G和泊松比，这取决于组件的刚度张量S，方向余弦的矢量n的单轴载荷和矢量m的横向应变晶体对称轴。晶体介质的高和中等对称性被认为是。这种表示将上述弹性特性分解为各向同性和各向异性部分。泊松系数的表达式非常适合于研究拉胀性的性质。
2006-07-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electronic and Lattice Dynamical Properties of Ti2SiB MAX Phase
采用密度泛函理论计算研究了假设的MAX相化合物Ti 2 SiB的结构、电子、力学、振动和热力学性质。进行了Ti2SiB的结构优化，并将结果与文献中研究的Ti2SiC，Ti2SiN和Ti2AlB进行了比较。然后计算了能带结构和相应的分能态密度。此外，还进行了电荷密度和Bader电荷分析。得到了多晶团聚体的弹性常数，进而导出了多晶团聚体的体积模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比和维氏硬度等次级结果，并讨论了相关的力学性能。此外，弹性各向异性已被详细可视化绘制的压缩性，泊松比，杨氏模量和剪切模量的方向依赖性。此外，还计算了声子色散曲线和相应的声子PDOS，以及自由能、熵和热容等物理性质，并对所得结果进行了详细的讨论。这项研究提供了Ti2SiB在核工业中可能具有潜在应用的初步考虑。
2018-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Elastic properties of cellular polypropylene films: Finite element simulations and their comparison with experiments
用有限元法模拟了二维桁架结构的杨氏模量。提出了系统有效杨氏模量的幂律表达式。所得数值结果与{ \em各向异性聚丙烯多孔薄膜}的实验数据进行了比较。在高固体体积分数（$>0.4$）下，泡孔的平均形状是侧向的，并且它们的尺寸具有大约1：5的比率。随着膨胀程度的增加，样品中固体的体积分数逐渐降低，平均形状接近于1：2的类金刚石结构。此外，系统的有效杨氏模量增加。通过对实验数据和数值模拟结果的分析，可以同时获得有价值的结构信息，其中考虑了材料的微观结构信息。
2004-04-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Single- and multi-walled carbon nanotubes viewed as elastic tubes with Young's moduli dependent on layer number
在连续介质极限下，基于Bisksky { \it et al.}提出的局域密度近似模型，推导出了单壁碳纳米管（SWNT）形变的完整能量表达式。\lbrack Nature（London）{ \bf 355}，333（1992）\rbrack，并显示满足于经典壳理论，通过该壳理论，SWNT的杨氏模量、泊松比和有效壁厚分别以$Y=4.70$ TPa、$ν=0.34$、$h=0.75{\rm Å}$获得。研究了多壁碳纳米管（MWNT）的弹性，发现MWNT的层间距$d=3.4 {\rm Å}$和杨氏模量的上述SWNT的组合是层数$N$的表观函数，对于N=1至$\infty$，从4.70 TPa至1.04 TPa变化。
2002-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Angular Dependence of Four Mechanical Properties of Graphynes
本研究针对70种不同结构的graphyne，探究了非对称graphynes的杨氏模量、剪切模量等四种弹性能的角度依赖性，发现单一结构杨氏模量最值可差10倍，并确定了部分结构零线性压缩系数的方向。
2024-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Giant strain gradient elasticity in SrTiO3 membranes: bending versus stretching
杨氏模量决定了弹性拉伸材料所需的机械载荷，也决定了弯曲材料所需的载荷，因为弯曲会拉伸一个表面，同时压缩另一个表面。挠曲电材料具有在弯曲时变成电极化的附加性质。虽然许多研究已经表征了这种挠曲电耦合，但由于弯曲时极化的能量成本，其对机械响应的影响在很大程度上未被探索。应变梯度弹性的这一有趣的贡献，预计将成为可见的应变梯度几何增强，特别是在高介电常数绝缘体在小的长度尺度。在这里，我们提出了纳米机械测量自由悬浮SrTiO 3膜鼓膜。我们观察到一个惊人的非单调的厚度依赖性的杨氏模量小挠度。此外，对于薄于20 nm的膜，从主要弯曲变形推断的模量是主要拉伸变形的模量的三倍。在这个区域中，我们提取了一个巨大的应变梯度弹性耦合~2.2e-6 N，它可以用于新的操作制度的纳米机电。
2020-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Atomic Scale Insights Into The Mechanical Characteristics of Monolayer 1T-Titanium Disulphide: A Molecular Dynamics Study
在这项工作中，我们报告的力学响应和断裂行为的原始和有缺陷的单层1 T-二硫化钛使用经典的分子动力学模拟。研究了温度、应变速率和缺陷率对该合金扶手椅形和锯齿形单向拉伸性能的影响。我们发现，单层TiS 2显示各向同性的单轴拉伸性能，但破坏应变是在锯齿形方向大于扶手椅方向。我们还观察到的极限拉伸强度，破坏应变和杨氏模量与温度和缺陷率呈负相关。结果表明，应变速率对单层TiS 2的弹性模量没有影响，但较高的应变速率导致较高的极限拉伸强度和破坏应变。
2020-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Silk reinforced with graphene or carbon nanotubes spun by spiders
在这里，我们报告了在用相应的水性分散体喷涂蜘蛛之后，直接通过蜘蛛纺丝生产包含石墨烯和碳纳米管的丝。我们观察到一个显着的增量的机械性能相对于原始丝，断裂强度，杨氏模量和韧性模量。我们测量的断裂强度高达5.4 GPa，杨氏模量高达47.8 GPa，韧性模量高达2.1 GPa，或1567 J/g，据我们所知，这是迄今为止报道的最高值，即使与目前最坚韧的打结纤维相比。这种方法可以扩展到其他动物和植物，并可能导致一类新的仿生材料的最终应用。
2015-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Dependency of the Young's modulus to plastic strain in DP steels: a consequence of heterogeneity ?
双相钢回弹的准确预测一直是一个重大的挑战。结果表明，这是由于缺乏了解他们的非线性卸载行为，特别是他们的卸载模量的塑性预应变的依赖性。一个所谓的分区有限元模型的开发。在这个模型中，每个单元被分配一个唯一的线弹性J2塑性行为没有硬化。该模型的特殊性在于：（i）统计分布以确定性的方式离散化，并用于将屈服应力分配给称为隔室的结构;（ii）这些隔室通过随机隔室元素映射（CEM）与元素随机关联。并行模拟多个CEM以研究模型的内在随机性。该模型面临着从文献中提取的实验数据，它表明，该模型能够再现的拉伸预应变的表观模量的依赖性。还观察到，即使表观模量不是用于识别模型输入参数的实验数据集的显式输入，也可以预测表观模量的演变。由此推断，硬化的形状和模量对预应变的依赖性是单一原因的两种表现：DP钢中的非均匀屈服应力。
2020-02-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A DFT study of mechanical properties of hcp Rhenium
本文采用密度泛函理论（DFT）对hcp Re的结构、弹性、力学和热力学性质进行了研究。交换关联势采用局域密度近似，并考虑自旋轨道耦合。计算出的晶格常数与实验和理论结果相一致。还计算弹性常数并用于确定机械性能，如杨氏模量（Y）、剪切模量（G）、泊松比（n）和维氏硬度。通过热力学研究，预测了该体系的热容和熵。虽然预测的体积模量Re是可比的金刚石，维氏硬度被发现是五倍小于金刚石。因此，Re是具有高体积模量但低维氏硬度的典型固体。
2021-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical properties of nanosheets and nanotubes investigated using a new geometry independent volume definition
随着材料尺寸接近原子尺度，横截面积和体积变得难以定义。这限制了宏观概念如杨氏模量的可转移性。我们提出了一个新的体积定义，其中封闭的纳米片或纳米管的平均电子密度匹配的父分层散装材料。我们计算了各种纳米片（包括石墨烯，BN和MoS2）和纳米管的杨氏模量。这种新的体积定义，如费米能级依赖的杨氏模量和面外泊松比的进一步影响。
2013-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elastic properties of Janus transition metal dichalcogenide nanotubes from first principles
采用第一性原理Kohn-Sham密度泛函理论计算了Janus过渡金属二硫属化物（TMD）纳米管的弹性性质。具体而言，我们进行电子结构模拟，利用循环和螺旋对称性的系统中计算的杨氏模量，泊松比，和扭转模量为27选择扶手椅和锯齿形Janus TMD纳米管在其平衡直径。我们发现，在模量值的以下趋势：MSSe > MSTe > MSeTe，而它们的各向异性相对于扶手椅和锯齿形配置有以下顺序：MSTe > MSeTe > MSSe。通过使用各向同性弹性连续体模型从扭转模量计算剪切模量，并将其与从各向同性关系预测的值进行比较，确认不同组之间的各向异性及其排序。我们还开发了一个模型的Janus TMD纳米管的杨氏模量和扭转模量的线性回归的基础上。
2022-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Poisson's ratio in cubic materials
给出了立方对称材料泊松比$ν$的最大值和最小值的表达式。当且仅当最大剪切模量与立方轴相关且至少是最小剪切模量值的25倍时，才会出现小于-1的值。大的$|ν|$值出现在杨氏模量大约等于其111值的一半的方向。这样的方向，就其性质而言，非常接近111。应用于立方晶体的数据表明，某些铟铊合金同时表现出小于-1和大于+2的泊松比。
2006-03-30 cond-mat.mtrl-sci
In-situ observation of elastic instability of stress-induced B19$^\prime$ martensite in thin NiTi wires
本研究采用激光超声法原位观测细NiTi丝应力诱导B19$^\prime$马氏体的弹性演化，揭示其形状设定过程中的软化规律，并验证拉伸与扭转诱导马氏体的形状设定温度区间一致。
2025-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic simulations of the deformation behavior of an Nb nanowire embedded in a NiTi shape memory alloy
采用分子动力学模拟研究了预应变和温度对铌纳米线嵌入镍钛记忆合金（SMA）中所表现出的优异性能的影响。为此，我们发展了一种新的基于二次近邻修正嵌入原子方法（2NN MEAM）的Nb-Ni-Ti三元原子间相互作用势。揭示了准线性弹性、细长滞后和杨氏模量降低的独特现象的起源。结果证明了塑性形变在嵌入的Nb纳米线中的重要性，并揭示了变形如何促进刚刚提到的前所未有的现象。提出了一种简单而直接获得的描述符，用于关联和监测预应变过程中的杨氏模量演变。此外，我们的模拟表明，通过适当的预应变，可以获得所需的杨氏模量的应用温度范围很广。
2022-02-19 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Intrinsic Correlation between Hardness and Elasticity in Polycrystalline Materials and Bulk Metallic Glasses
虽然被广泛研究，硬度，定义为材料变形的阻力，仍然是一个具有挑战性的问题，由于其固有的机械复杂性的正式理论描述。广泛应用的硬度和剪切模量之间的Teter经验关系已被认为是不总是有效的各种材料。在这里，受Pugh模量比的经典工作的启发，我们开发了一个理论模型，该模型建立了广泛的一类材料，包括大块金属玻璃的硬度和弹性之间的鲁棒相关性，结果与实验非常吻合。我们的模型的简化形式也提供了一个明确的理论证据泰特的经验相关性。
2011-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation of novel electronic, optical, mechanical and thermal properties of metallic hydrogen at 495 GPa
原子金属氢已在实验室中在高压和低温下产生，促进了对其不同性质的进一步研究。然而，纯粹的实验方法是不可行的，因为在生产和保存亚稳相的极端要求。本文采用第一性原理计算对495 GPa下$I4_1/amd$氢的电子、光学、力学和热学性质进行了系统的研究。计算了$I4_1/amd$氢的电子结构和介电函数，验证了氢的金属性。由带内和带间跃迁计算的等离子体总频率为33.40 eV，与实验结果吻合良好。研究了其弹性稳定性和声速等力学性能。$I4_1/amd$氢的机械稳定性受剪切模量而不是体积模量的限制，并且高杨氏模量表明$I4_1/amd$氢是刚性材料。在研究了晶格振动性质之后，我们研究了晶格非谐性和晶格非谐性以理解金属氢的热行为。最后计算了$I4_1/amd$氢的晶格热导率，沿$x$和$z$方向分别为194.72 W/mK和172.96 W/mK.以金属氢为例，我们证明了第一性原理计算可以成为一种改变游戏规则的解决方案，以了解极端条件下的各种材料特性。
2018-05-28 cond-mat.mtrl-sci
High Bulk Modulus Pentamodes: the Three-Dimensional Metal Water
Politecnico di Milano（米兰理工大学）
本文针对现有五模材料体积模量远低于液体的问题，提出基于绳索运动学的细纤维连接杆新几何结构，设计出低频声学特性与水无法区分的三维金属水超材料，并分析了剪切带隙及几何参数对高频动态特性的影响。
2026-10-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Physical properties of ReB2 under high pressure and effect of metallic bonding on its hardness
采用第一性原理计算，利用赝势平面波方法研究了二硼化镧的弹性常数、热力学性质和结构相变，以及金属键对其硬度的影响.选择已知过渡金属化合物的八个候选结构来探测二硼化铼。计算的晶格参数与实验值和理论值相一致。基于三阶状态方程，首先确定了ReB 2-ReB 2和MoB 2-ReB 2相变压力Pt。导出了弹性常数、剪切模量、模量、比值和温度。在此基础上，提出了一种半经验方法来估算部分金属键的多元晶体的硬度。研究了金属结合剂对ReB_2硬度的影响，发现与金刚石不同，ReB_2的硬度在压缩过程中呈现逐渐增加的趋势。
2012-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Designing Composites with Target Effective Young's Modulus using Reinforcement Learning
Boston University（波士顿大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
增材制造的进步已经实现了以前无法实现的材料和结构的设计和制造。特别是，复合材料和结构的设计空间已经大大扩展，并且由此产生的尺寸和复杂性挑战了传统的设计方法，例如蛮力探索和一次一个因素（OFAT）探索，以找到最佳或定制的设计。为了应对这一挑战，监督机器学习方法已经出现，使用策划的训练数据对设计空间进行建模;然而，训练数据的选择通常由用户决定。在这项工作中，我们开发并利用了一个基于强化学习（RL）的框架来设计复合材料结构，从而避免了对用户选择的训练数据的需求。对于一个5 $\times$ 5复合材料的设计空间组成的软和顺应性块的组成材料，我们发现，使用这种方法，该模型可以使用2.78%的总设计空间组成的$2^{25}$设计的可能性进行训练。此外，开发的基于RL的框架能够以超过90%的成功率找到设计。这种方法的成功激励未来的学习框架利用RL来设计复合材料和其他材料系统。
2021-10-07 cond-mat.mtrl-sci cs.GR cs.LG
Effects of intrinsic strain on the structural stability and mechanical properties of phosphorene nanotubes
使用分子动力学（MD）模拟，我们探讨了磷烯纳米管（PNT）的结构稳定性和机械完整性，在管状PNT结构中的固有应变起着重要的作用。有人提出，大直径扶手椅型PNTs（armPNTs）的原子结构可以在较高的温度下保持稳定，但在环向方向上的高本征应变使锯齿形PNTs（zigPNTs）不太有利。PNTs的力学性能，包括杨氏模量和断裂强度，对直径敏感，表现出尺寸依赖性。提出了一个简单的模型来表达的杨氏模量的内在轴向应变，这反过来又取决于直径的PNTs的函数。此外，臂形碳纳米管的压缩屈曲是长度相关的，随着直径/长度比的增大，其失稳模式由柱屈曲向壳屈曲过渡。
2016-01-14 cond-mat.mtrl-sci
In-Plane Mechanical Properties of Ultrathin 2D Hybrid Organic-Inorganic Perovskites
二维有机-无机杂化钙钛矿（HOIP）材料是二维材料家族中的新成员，具有宽的可调性、高动态结构特征和优异的物理性能。超薄二维HOIP及其与其他二维材料的异质结构已被用于研究新的物理现象和新的器件应用。平面内的力学性能的二维MEMS HOIPs是理解机械和其他物理场之间的耦合和集成器件的应用至关重要。在这里，我们报告的第一次在平面内的机械性能的无支撑的2D碘化铅钙钛矿膜及其依赖于膜的厚度。二维HOIP的面内杨氏模量小于常规共价键合的二维材料。由于变形过程中层间滑移的影响，随着厚度从单层增加到4层，杨氏模量和断裂强度均先下降后趋于平稳。我们的研究结果表明，与许多其他广泛使用的工程材料和聚合物柔性基板相比，2D HOIP具有出色的断裂强度/杨氏模量比，这使得它们适合应用于柔性电子器件。
2018-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Thermal (in)stability of type I collagen fibrils
我们在20 - 100 ^{ \circ } $C for a collagen fibril taken from rat's tendon. The hydration change under heating and the damping decrement were measured as well. At physiological temperatures $ 25-45^{ \circ} $C Young's modulus decreases, which can be interpreted as instability of collagen. For temperatures between $ 45-80^{ \circ} $C Young's modulus first stabilizes and then increases with decreasing the temperature. The hydrated water content and the damping decrement have strong maxima in the interval $ 70-80^{\circ} $C indicating on complex inter-molecular structural changes in the fibril. All …
2008-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft q-bio.BM
Elastic Properties of Carbon Nanotubes and Nanoropes
利用经验力常数模型研究了碳纳米管和纳米棒的弹性性质。对于单壁和多壁纳米管的弹性模量被证明是不敏感的结构的细节，如螺旋度，管半径和层数。计算的拉伸杨氏模量和扭转剪切模量与金刚石相当，而体积模量较小。由单壁纳米管组成的纳米环具有高拉伸弹性模量、柔性和重量轻的理想弹性特性。
1997-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A rediscovery of stiff pentmodes. A comment on "High bulk modulus pentamodes: the three-dimensional metal water"
本评论指出Brambilla等人声称的新型高体积模量五模材料设计并非首创，2016年已有学者提出包含该类材料的刚性五模材料设计，同时肯定了前者的分析更为深入。
2025-09-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
