Elastic Strain Associated with Irradiation-Induced Defects in Self-ion Irradiated Tungsten
弹性相互作用在控制辐照损伤演化中起着重要的作用,但在很大程度上还未被实验研究。利用透射电子显微镜(TEM)和高分辨率轴上透射菊池衍射(HR-TKD),我们关联的演化辐照诱导损伤结构和相关的晶格应变在自离子辐照纯钨。TEM揭示了不同的位错环结构作为样品厚度的函数,这表明自由表面限制了在较厚的样品中发现的扩展缺陷结构的形成。HR-TKD应变分析表明,形成晶体取向的长程应变波动高于0.01 dpa和总弹性能量的减少超过0.1 dpa。
2022-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Straightforward computation of high-pressure elastic constants using Hooke's law: A prototype of metal Ru
本文对结合密度泛函理论(DFT)计算弹性常数的两种方法--应力应变法和能量应变法的精度进行了系统的比较研究。以金属Ru为原型,将本文的应力-应变方法计算的高压弹性常数与前人的能量-应变结果进行了比较。虽然这两种方法得到的Ru的高压弹性常数的精度几乎相同,但我们的直接基于弹性理论的胡克定律的应力-应变方法更直接和易于实现。然而,能量-应变法需要复杂的压力修正,因为压力对总能量的影响。不同的晶体系统具有不同的压力校正方法。因此,应力-应变法是计算材料高压弹性常数的首选方法。分析了Ru的弹性模量、弹性各向异性、声速和德拜温度随压力的变化。
2020-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Direct strain and elastic energy evaluation in rolled-up semiconductor tubes by x-ray micro-diffraction
我们描述了使用X射线衍射作为一种工具,直接探测在卷起的半导体管的应变状态。通过采用连续弹性理论和一个简单的模型,我们能够定量模拟的应变弛豫在完美的晶体III-V族半导体双和多层膜,以及在卷起层与位错。在每种情况下的局部弹性能量的减少进行评估。的技术和理论模型的局限性进行了详细讨论。
2008-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Geometrically necessary boundaries accommodate the residual elastic strain in cold-rolled Fe-3%Si
European Synchrotron Radiation Facility (ESRF)(欧洲同步辐射装置);OCAS NV(OCAS有限公司)
利用暗场X射线显微镜同时三维映射冷轧Fe-3%Si晶粒内的取向差和残余弹性应变,发现几何必要边界是长程残余弹性应变的主要载体和分配者。
2026-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Tunable band gap of graphane nanoribbons under uniaxial elastic strain: a first-principles study
在这封信中,我们调查的扶手椅和锯齿形石墨烷纳米带的应变诱导带隙调制的基础上的第一性原理计算。在弹性范围内,带隙随单轴应变呈线性变化,其中石墨烷纳米带隙对压缩变形比拉伸变形更敏感。带隙变形主要来源于应变下石墨烷纳米带的价带边的位移。我们的研究结果暗示了石墨烯纳米带在压力传感器和光电子学应用中的巨大潜力。
2011-11-28 cond-mat.mtrl-sci
The Green tensor of Mindlin's anisotropic first strain gradient elasticity
导出了Mindlin各向异性第一应变梯度弹性力学的Green张量。格林张量适用于任意的各向异性材料,在三斜介质的一般情况下,最多有21个弹性常数和171个梯度弹性常数。与经典张量相反,格林张量在原点处是非奇异的,并且它在距离原点几个特征长度处收敛到经典张量。因此,Mindlin第一应变梯度弹性理论的格林张量可以看作是经典各向异性格林张量的物理正则化。各向同性的格林张量和其他特殊情况被恢复为一般各向异性结果的特殊情况。格林张量的数值实现和应用到开尔文问题的弹性常数确定从原子间的潜力。结果进行了比较,以相同的潜力进行分子静力学计算。
2019-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Selection of strain and fitting schemes for calculating higher-order elastic constants
为了更高效、稳健和精确地计算高阶弹性常数,提出了应变和拟合格式的选择准则。金刚石的三阶弹性常数(TOECs)表明,该方法比现有方法快3-5倍,并扩大了获得正确TOECs的应变范围。此外,我们的结果为以往实验中高阶效应引起的误差提供了证据,并解决了实验和几种不同理论方法之间的差异。最后给出了金刚石的TOECs推荐值。
2020-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Perspective: strain and strain gradient engineering in membranes of quantum materials
本文展望独立式单晶量子材料薄膜如何通过弯曲、起皱及远程外延等制备技术实现约10%的连续可调应变与应变梯度,以诱导多种新奇物相。
2023-02-14 cond-mat.mtrl-sci
A multiplicative finite strain formulation for void growth models using elastic correctors
提出一种基于弹性校正子和Kroner-Lee分解的大应变非等容塑性变形公式,以GTN屈服函数为例展示其运动学关系及隐式算法实现。
2024-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of the modification of elastic properties of alpha-iron by hydrostatic strain and by hydrogen interstitials
采用\textit{ab initio}密度泛函理论计算研究了静液压应变和间隙氢对$α$ -铁弹性性能的影响。我们发现,立方弹性常数和多晶弹性模量,以一个很好的近似线性降低与氢浓度的增加。这种净强度的降低可以分为一个加强电子效应,这是克服了软化体积效应。计算的氢依赖的弹性常数被用来确定多晶的弹性模量和各向异性的弹性剪切模量。对于$α$中的关键滑移面-铁、$[1\bar{1}0]$和$[11\bar{2}]$,我们发现剪切模量每at.%降低约1.6%。H.
2011-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Macroscopic elastic stress and strain produced by irradiation
利用本征应变的概念,在暴露于高能中子辐照的材料中形成的缺陷所产生的,我们开发了一种方法来计算宏观弹性应力和应变所产生的组件在操作过程中的聚变发电厂。在微观结构各向同性材料中,宏观弹性应力和应变场的主要原因是中子照射量的空间变化。我们发现,在无牵引边界条件下,体积平均弹性应力总是消失,这意味着形成了一个空间异质性应力状态,在同一个组件的不同位置结合压缩和拉伸弹性形变,并导致完全从辐射曝光的空间变化。几个案例研究有关的聚变发电厂的设计进行了分析和数值计算,显示出空间变化的分布缺陷产生显着的弹性应力在离子辐照的薄膜,加压圆柱形管和繁殖毯模块。
2021-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Shock Wave Evolution into Strain Solitary Wave in Nonlinearly Elastic Solid Bar
本文对聚苯乙烯非线性弹性固体杆中激波转化为体应变孤立波的过程进行了深入的实验观察。考虑材料的非线性和粘性,建立了平面弹性波在杆中传播的理论模型。数值模拟的基础上进行的开发的模型与不考虑粘度表现出形成一个长期稳定的扰动在适当的帐户作出的粘弹性的酒吧材料。
2022-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Higher Order Elastic Instabilities of Metals: From Atom to Continuum Level
基于应变的弹性不稳定性理论被广泛用于研究晶体中塑性的开始、相变或熔化。在动态载荷下纳米材料或固体中观察到的尺寸效应需要考虑应变梯度的贡献。然而,基于应变梯度的高阶弹性理论的弹性不稳定性还没有很好地建立,使人们能够直接在原子水平上预测固体的高阶不稳定性。本文建立了高阶弹性不稳定性的一般连续介质理论,并在原子水平上给出了一个等价的描述。我们的研究结果表明,固体的机械不稳定性,无论是应变或应变梯度触发,是由一个简单的稳定性条件组成的应变或应变梯度相关的弹性常数。通过对高阶弹性的原子级描述,可以直接用分子静力学方法得到应变梯度弹性常数,并作为稳定性条件的输入。以这种方式,三种金属的机械不稳定性,即,铜、铝和铁。另外,斜坡压缩技术的非平衡分子动力学(NEMD)模拟研究的三种金属的高阶不稳定性。预测的临界应变在不稳定性的发病同意从NEMD模拟的结果为所有的金属。由于所建立的高阶弹性理论的唯一输入与原子模拟相同,即,原子势和固体结构,所建立的理论是完全等效的,基于原子模拟方法,至少,晶体的电势。
2017-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Strain dependent elastic modulus of graphene
通过静水压力预加应力的石墨烯膜上的压痕实验表明,对于高于0.5%的预应变,有效弹性模量从非加压膜中的300 N/m增加到700 N/m。石墨烯的刚度与应变的这种显著依赖性归因于其高度非谐性和该原子厚膜的平面外波纹对其机械性能的巨大影响。我们的实验结果表明,石墨烯测量的刚度受到波纹存在的高度影响,并且对应于原子键拉伸的面内弹性模量更接近于700 N/m,而不是通常接受的340 N/m。
2015-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Mode I crack tip fields: strain gradient plasticity theory versus J2 flow theory
研究了具有应变梯度塑性的固体Ⅰ型裂纹尖端的渐近响应。结果表明,裂纹尖端的弹性应变占主导地位的塑性应变,因此,柯西应力和应变状态的渐近给出的弹性K-场。裂纹尖端的弹性区是嵌入在一个环形的弹塑性区。裂纹尖端的渐近分析和有限元计算预测这一特点。当小规模屈服适用时,存在三种不同的区域:外部弹性K场、中间弹塑性场和内部弹性K场。内弹性核显著影响裂纹张开轮廓。当梯度理论的材料长度尺度$\ell$在塑性区尺寸估计的量级上时,裂纹尖端塑性被抑制,如由远程应力强度因子所指示的。本文提出了应变梯度塑性的广义J积分,并用它来描述短裂纹前的渐近响应。裂纹三点弯曲试样的有限元分析表明,裂纹尖端弹性区持续存在的体积塑性和外部J场。
2019-02-13 cond-mat.mtrl-sci
The mechanism of twin thickening and the elastic strain state of TWIP steel nanotwins
对名义成分为Fe-16.4Mn-0.9C-0.5Si-0.05Nb-0.05V的孪晶诱导塑性(TSTK)钢进行了6%的变形试验。使用4D-STEM技术绘制变形孪晶周围的应变。应变图显示在平行和垂直于孪晶方向的方向上约6%的大的平均弹性应变。然而,大的平均应变包括几个热点,甚至更大的应变高达12%。这些热点可归因于孪晶界上高密度的固着Frank位错,对应于1- 1.5GPa的剪应力。应变和应力场明显大于其他已知的孪晶材料,并被推测为导致Td 3钢纳米孪晶早期厚度饱和的原因。保持孪晶极薄的能力有助于改善晶粒破碎,\textit{i.e.}动态Hall-Petch效应,并支撑了铁素体钢的大伸长率和应变硬化率。
2022-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen in $α$ iron: modification of elastic properties and solubility in strain fields
采用\textit{ab initio}密度泛函理论研究了间隙氢对$α$ -Fe弹性性能的影响.我们发现,虽然整体强度性能降低H,效果主要是由于产生的局部体积膨胀。我们使用这些浓度依赖的弹性模量模型的均匀应变场对H的溶解度的影响,并作出外推的H-溶解度在空间变化的应变场的现实位错。我们发现,H被强烈捕获的位错的边缘和螺旋品种,导致一个显着的增加,在当地的H浓度附近的位错核心。的应变依赖性的解决方案的能量导致的H附近的位错核心的积累,以及我们的计算预测的弹性模量的减少,是一致的与许多实验研究表明,H附近的位错的捕获起着重要的作用,在铁和钢的脆化。
2012-09-13 cond-mat.mtrl-sci
The atomistic representation of first strain-gradient elastic tensors
本文导出了任意多重晶格第一应变梯度弹性线性化理论中弹性张量的原子表示。除了经典的(2nd-Piola)应力张量和弹性模量张量之外,这些张量还包括三阶双应力张量、混合弹性模量的五阶张量和应变梯度弹性模量的六阶张量。原子表示是封闭形式的解析表达式,表示原子间势相对于原子间距离的一阶和二阶导数,以及相对原子位置的并矢积。此外,所有的表达式都是局部的,在这个意义上,它们只依赖于晶格位置的原子邻域。我们的研究结果源于能量连续和原子的晶体表示之间的等价条件,当后者的运动学是由柯西-玻恩规则。利用导出的表达式,我们证明了如果格基允许中心对称,则奇阶张量为零。的解析表达式实现为一个KIM兼容的算法来计算各种材料的应变梯度弹性张量。数值结果比较了文献中立方晶体,包括简单晶格和多晶格的代表性的原子间相互作用势。我们观察到,中心势表现出广义柯西关系的秩六张量的应变梯度弹性模量。此外,这个张量被发现是不确定的许多潜力。我们讨论了不确定性与材料稳定性之间的关系。最后,原子表示专门用于简单格中的中心势。这些表达式与分析潜力研究的敏感性的弹性张量的截止半径的选择。
2016-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Quantification and Mapping of Elastic Strains Ferroelectric BaZrO3/BaTiO3 Superlattices
本文报道了用脉冲激光沉积技术在(001)SrTiO_3单晶衬底上生长的周期分别为6.6 nm和11 nm的两种人工BaZrO_3/BaTiO_3(BZ/BT)超晶格的定量和弹性应变映射。该方法包括高分辨率扫描透射电子显微镜和纳米束电子衍射的组合,与衍射图案处理的专用算法相关联,该算法最初是为半导体开发的,以记录原子级的应变。然后以2nm的空间分辨率确定面内和面外弹性应变,并使用它们的平均值来绘制沿和横向于两个样品的外延生长方向的应变,以确定其沿几个BZ/BT界面的变化。此外,相互扩散BT/BZ界面的宽度和不同层之间的混合的变化进行了估计。对于周期分别为6.6 nm和11 nm的两种超晶格,在这些相互扩散界面中测量的所获得的宽度平均值分别为8 - 12%和9 - 11%。这些相互扩散的界面和固有的弹性应变,由于限制层的超晶格是已知的最重要的参数,负责在其功能特性的变化。
2020-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Uniaxial Néel Vector Control in Perovskite Oxide Thin Films by Anisotropic Strain Engineering
反铁磁薄膜通常表现出多畴状态,并且反铁磁Néel矢量的控制是具有挑战性的,因为反铁磁材料对磁扰动是鲁棒的。通过对典型的反铁磁材料LaFeO 3外延薄膜的各向异性面内应变工程的依赖,证明了单轴Néel矢量控制。正交(011)和(101)取向的DyScO3、GdScO3和NdGaO3衬底用于设计不同的各向异性面内应变状态。各向异性的面内应变稳定了单畴单斜LaFeO 3薄膜的结构。单轴Néel矢量沿着拉应变b轴,与块状LaFeO 3沿着较短的a轴具有Néel矢量相反,并且没有发现磁畴。因此,各向异性应变工程是设计独特功能响应的可行工具,进一步使反铁磁材料能够用于介观器件技术。
2020-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Strain Engineering on the Excitonic Properties of Monolayer GaSe
本文采用第一性原理计算研究了应变对单层GaSe电子和光学性质的影响。变形显着改变能量色散,带隙,和带边状态的GaSe。带隙随应变的变化既有线性变化也有非线性变化,并强烈依赖于变形的类型和变形的方向。外部机械应变也显著地剪裁GaSe的光学性质,当施加拉伸应变时,激子结合能强烈地降低,而对于压缩应力则相反。此外,非均匀应变也导致吸收光谱中的强极化。我们的计算表明,利用应变工程可以显著地调节GaSe单层膜的电学和光学性质,这对于设计新型光电子器件是一种很有前途的方法。
2023-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Adatom generated spatially oscillating strain fields on isotropic and other substrates
将一种扩展的弹性本征向量方法应用于弹性各向同性基底上的吸附原子相互作用。吸附原子单体或二聚体之间的振荡相互作用是由基底中的应变场引起的。吸附原子周围存在着膨胀或收缩的应变场,应变场呈准圆环状。环形结构的确切形状取决于衬底的弹性常数,特别是表面布里渊区。各向同性基板上的相互作用进行了描述和比较与各向异性的例子。二维图的叠加可以帮助识别由弹性效应引起的吸附原子结构,并准备其弹性能量的数值计算。给出了不同吸附原子的相互作用符号不同的结果,在这种情况下,可能发生大的短程引力。该方法的局限性进行了讨论,并制定可能的应用。
2020-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Biaxial strain engineering on the superconducting properties of MgB2 thin film
采用第一性原理计算研究了双轴应变对MgB 2薄膜超导性能的影响。声子色散的稳定性分析表明,高达7%的双轴应变可以施加到MgB 2上,而不会引起任何虚频。基于Migdal-Eliashberg理论框架的超导性质计算成功地再现了MgB 2的双能隙超导性。结果表明,双向拉伸应变使MgB 2的临界温度升高,双向压缩应变使其临界温度降低。通过电子结构和声子色散的计算,研究了双轴应变对超导性质影响的微观机制。增加的Tc是费米能级处的电子密度增加和面内硼声子软化的组合结果。通过高通量筛选合适的衬底,发现大部分衬底都会导致MgB 2薄膜产生拉应变,这与大量实验结果一致。在这项工作中的结果提供了详细的理解的双轴应变工程机制,并表明,双轴应变工程可以是一种有效的方式来调整MgB 2和其他类似材料的超导性能。
2022-06-01 cond-mat.mtrl-sci
An Analytic Study of Strain Engineering the Electronic Bandgap in Single-Layer Black Phosphorus
本文基于紧束缚近似,分析了应变对单层黑磷中电子带隙的影响。我们得到一个表达式的带隙的变化引起的一般应变类型,包括张力和平面和剪切,并使用此来确定最有效的应变方向为不同的应变类型,沿最强的带隙操作可以实现。我们发现,使带隙的最大操纵的应变方向不一定是在扶手椅或锯齿方向。相反,为了实现最强的带隙调制,所施加的机械应变的方向取决于所施加的应变的类型。
2015-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Analytic elastic constants in molecular calculations: Finite strain, non-affine displacements, and many-body interatomic potentials
本文重新审视零温度有限应变弹性常数理论,扩展以考虑非仿射位移,给出二体及多体原子间势的势能二阶导数解析表达式,并分析了硅、碳化硅和二氧化硅在静水压缩与膨胀下的弹性常数及多轴应力对晶格稳定性的影响。
2023-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Coherent Elastic Strain on Phase Separation in BCC Nb-V Alloys
Texas A&M University(德克萨斯农工大学)
研究通过整合相干弹性兼容性,揭示其对BCC铌-钒合金相分离的抑制作用,改变相平衡解释,提供通用相图建模框架。
2026-05-01 cond-mat.mtrl-sci
The continuum elastic and atomistic viewpoints on the formation volume and strain energy of a point defect
我们讨论了连续介质线弹性和原子论计算在确定晶体中点缺陷形成体积和应变能方面的作用。我们的考虑与应力下缺陷的形成特别有关.弹性处理是基于各向异性固体中收缩或膨胀中心的格林函数解。它使得有可能的形成体积张量的精确定义,并导致Eshelby的结果的扩展所做的工作由外部应力在转换的连续包体(Proc.罗伊。Soc. Lond. A,241(1226)376,1957)。通过与远场原子解的比较,得到了点缺陷周围弹性场完整连续计算所需的参数。然而,弹性结果使得可以测试在各种边界条件下经由原子计算获得的地层体积的有效性。它还产生在这些边界条件下计算的地层体积的校正项。使用两种类型的边界条件,通常采用原子计算,比较也由连续弹性和原子计算预测的应变能的形成。通过与原子理论计算的小晶体的形成体积和应变能的比较,揭示了连续线弹性处理的局限性。
2005-08-05 cond-mat.mtrl-sci
3D analysis of a strain gradient plasticity material reinforced by elastic particles
提出了一种三维均匀应变梯度塑性(SGP)基体材料中含有8个不同球形颗粒的单胞模型。颗粒和基质之间的相互作用是由一个界面模型内制定的高阶SGP理论使用。颗粒增强材料的强化是从宏观屈服应力的增加方面来研究的。结果被用来验证一个封闭形式的强化关系提出的作者,这表明,在宏观屈服应力的增加是由界面强度倍的总表面积的颗粒在材料体积。
2021-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering multiferroism in Pnma NaMnF3 fluoroperovskite
在这项研究中,我们从第一性原理计算的可能性,诱导多铁性和磁电功能特性的Pnma NaMnF3氟peroxides通过外延应变工程。令人惊讶的是,我们发现了一个非常强的非线性极化应变耦合,驱动一个非典型放大的铁电极化的压缩或膨胀的细胞。这种性质与非共线的反铁磁有序相关联,这导致了弱铁磁性,从而使应变NaMnF3氟peroxidemultiferroic。我们还计算了磁电响应,我们发现它是由线性和非线性组件的振幅类似的Cr2O3。这些性质表明,有可能将氟化物家族推向具有独特响应的功能应用。
2015-11-12 cond-mat.mtrl-sci
The effect of elastic strains on the adsorption energy of H, O, and OH in transition metals
用密度泛函理论计算了弹性应变对H、O和OH在8种fcc(Ni、Cu、Pd、Ag、Pt、Au、Rh、Ir)和3种hcp(Co、Zn、Cd)过渡金属(0001)表面吸附的影响.为此,表面板坯进行不同的应变状态(单轴,双轴,剪切,和它们的组合)的应变所指示的声子计算的机械稳定性限制。结果发现,吸附能遵循的d-带理论的预测,但令人惊讶的是,在吸附能的变化只取决于吸附孔的面积,而不是在特定的弹性应变张量施加到实现这一领域。电子结构的分析表明,所施加的应变并没有改变的形状的投影态密度(PDOS)的d-轨道的过渡金属,但只会导致在能级的移动。此外,表面上的吸附物的存在导致PDOS的变化可以忽略不计。因此,吸附能是费米能的函数,费米能又通过对所有金属有效的一般线性定律与吸附面积的变化相关联。本文中的信息可以立即和准确地估计任何弹性应变对H,O和OH在11种过渡金属中的吸附能的影响,这些过渡金属具有超过一半的d轨道。
2021-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Non-linear elastic effects in phase field crystal and amplitude equations: Comparison to ab initio simulations of bcc metals and graphene
我们研究了相位场晶体模型中的非线性弹性形变,并推导了振幅方程。两个来源的非线性被发现,其中之一是基于几何非线性表示通过有限应变张量。它反映了连续体模型的欧拉结构,并正确地描述了刚度的应变依赖性。通常,相关应变张量与左柯西-格林变形张量有关。在各向同性的一维和二维情况下,弹性能可以通过正确的变形张量等效地表示。预测的各向同性低温非线性弹性效应与体心立方的体积模量导数$K'=4$的Birch-Murnaghan状态方程直接相关。二维的推广建议使用$K'_{2D}=5$。这些预测是在协议与各种体心立方元素和石墨烯的大应变体变形的从头计算结果。如果考虑密度波振幅的应变依赖性,则会出现物理非线性,并导致弹性弱化。对于各向异性变形,振幅的大小取决于它们与所施加应变的相对取向。
2016-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering and photocatalytic application of single-layer ReS$_2$
我们提出了一个理论研究的电子,动力学和光催化性能的单层ReS $_2$单轴和剪切应变。单层ReS $_2$显示出强烈的各向异性应变响应。它在很宽的$x$轴向应变范围内保持动态稳定,但在2\% $y$轴向压应变时变得不稳定。计算结果表明,单层ReS $_2$是一种间接带隙半导体,在1 $-$ 5\% $x$ -轴向拉伸应变下,存在间接的$-$直接带隙跃迁.预测单层ReS $_2$不能催化水氧化反应。然而,1 $-$ 5\% $y$ -轴向拉伸应变可以使单层ReS $_2$用于整体光催化水裂解。此外,单层ReS $_2$也可以催化整体水裂解,并且在pH=3.8的酸性水溶液中最有效。
2017-03-03 cond-mat.mtrl-sci
The Influence of Elastic Strain on Catalytic Activity Towards the Hydrogen Evolution Reaction
理解弹性应变在改变催化反应速率中的作用对于催化剂设计是至关重要的,但是实验上,这种效应通常与配体效应相结合。为了隔离应变效应,我们研究了外加弹性应变对金属薄膜析氢反应(HER)催化活性的影响。我们表明,弹性应变调谐的催化活性在一个可控的和可预测的方式。理论和实验都表明,应变控制反应性的控制方式与HER火山图和d带理论的定性预测一致:镍和铂的活动加速压缩,而铜的活动加速张力。通过将弹性应变效应从配体效应中分离出来,本研究对弹性应变在控制电催化活性中的作用提供了更深入的了解。
2020-02-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Theory of dendritic growth in the presence of lattice strain
与经典枝晶生长相比,由于晶格应变的弹性效应修改了固-固界面处的局部平衡条件。采用格林函数法消除了热场和弹性场,导出了界面演化的闭合非线性积分微分方程。在纯膨胀的情况下,弹性效应只导致一个微不足道的转变温度,而在剪切转变的情况下,树枝状图案被发现,即使各向同性的表面能。
2008-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Generalized plane strain embedded in three-dimensional anisotropic elasticity
线力和位错线的各向异性广义平面应变理论嵌入点力和位错密度的三维弹性理论中。在实空间中的嵌入是通过使用投影切片定理在倒易空间中切片来实现的。
2021-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
An automated system for strain engineering and straintronics of 2D materials
本文介绍了一种可用于二维材料应变工程和应变电子学研究的自动化三点弯曲装置。我们基准的系统报告可重复应变调谐的显微反射,拉曼,和单层二硫化钼(MoS2)的光致发光光谱。这些结果是在良好的协议与文献报道使用传统的弯曲装置。我们进一步利用该系统自动应变调查的应变器件通过测量的压阻效应和应变效应的光响应在二硫化钼电气设备。给出了简单系统的构造细节,我们预计它可以很容易地实现在各种各样的二维材料系统的应变工程和应变电子学的研究。
2022-10-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The response of mechanical and electronic properties of graphane to the elastic strain
基于第一性原理计算,我们提出了一种方法来揭示最近合成的单层烃,石墨烷的弹性性质。的面内刚度和泊松比的值被发现是小于那些石墨烯,其屈服应变在各种空位缺陷的存在下,也在高的环境温度下降低。我们还发现,带隙可以强烈修改所施加的应变在弹性范围内。
2010-03-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Investigating elastic constants across diverse strain-matrix sets
本研究提出优化高效应变矩阵集OHESS以测定材料二阶弹性常数,经多晶系验证其计算效能优于同类方法,可提升材料力学性能计算效率,助力材料研发与高通量筛选。
2023-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The strain gradient elasticity via nonlocal considerations
应变梯度弹性理论和非局部弹性理论是近50年来被广泛应用的两种增强弹性理论,用来解释经典弹性理论所不能解释的静态和动态现象。非局部弹性理论有一个明显的区别,从经典的情况下,考虑应力在一个点的连续作为一个整体的所有应力定义在处理的弹性体。另一方面,应变梯度弹性被描述为非经典理论,因为它认为势能和动能密度不仅分别是应变和速度的函数,而且也是它们的梯度的函数。虽然这两种考虑似乎完全不同,但人们普遍认为应变梯度弹性与非局部弹性有许多共同之处。本工作的目标是通过势和动能密度的非局部定义,推导出迄今为止文献中出现的所有应变梯度弹性理论。这样的推导证明了两种理论的共同根源,并解释了应变梯度弹性理论中所涉及的内参数的性质。为了简单和简洁起见,只考虑一维波传播现象。
2022-10-18 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Validity of crystal plasticity models near grain boundaries: a contribution of elastic strain measurements at the micron scale
同步辐射劳厄显微衍射和数字图像相关测量相结合,跟踪弹性应变场(或应力场)和总应变场附近的一般晶界弯曲双晶体。采用四点弯曲装置对316L不锈钢双晶体进行了原位弹塑性变形。然后使用具有晶体塑性模型的有限元模拟该测试,该晶体塑性模型包括内部变量(离散滑移系统上的位错密度)。该模型的预测进行了比较,总应变场和弹性应变场实验获得。虽然激活滑移系和总应变预测合理,弹性应变出现高估旁边的晶界。这表明,传统的晶体塑性模型需要改进,以正确地模拟应力在晶界。
2019-11-04 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
A General Algorithm for Minimal Uncoupled Stress--Strain Calculations of Elastic Constant
Linköping University(林雪平大学)
该研究开发了一种通用算法,可生成无代数耦合的最少应变构型集,用于从第一性原理应力-应变计算中提取二阶弹性常数,其应变集适用于230个晶体空间群,且效率和准确性优于现有方法。
2026-10-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Extreme values of elastic strain and energy in sine-Gordon multi-kink collisions
在我们最近的研究中的最大值的动能和势能密度,可以实现在碰撞中的$N$慢扭结的正弦戈登模型进行了计算解析($N=1,2$,和3)和数值($4\le N\le 7$)。然而,对于许多物理应用来说,重要的是不仅要知道总势能能量密度,而且要知道它的两个分量(现场势能能量密度和弹性应变能量密度)以及弹性应变的极值,拉伸(正)和压缩(负)。在本研究中,我们给出了(i)两个分量的潜在能量密度和(ii)弹性应变的极值。结果表明,在多孤子碰撞中,弹性应变对势能能量密度的贡献最大,而在位势的贡献最小。研究还发现,在多孤子碰撞的核中,拉应变通常大于压应变。
2017-10-25 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Effect of coupling with strain in multiferroics on phase diagrams and elastic anomalies
应用朗道理论处理了具有两个二级相变的多重铁性体系的相图,并考虑了初级序参量与应变的耦合。两个序参量是双二次耦合的,对应于磁电材料。与应变的耦合假定为应变的线性和序参量的二次。讨论了三个有序相。通过相变,获得了相变温度和弹性模量变化的解析关系。强的影响力的耦合与应变的相图。
2014-01-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Probing the three-dimensional strain inhomogeneity and equilibrium elastic properties of single crystal Ni nanowires
我们利用三维x射线相干衍射成像来绘制晶格应变分布,并探测在非晶SiO2上垂直生长的单晶Ni(001)纳米线的弹性性质||Si衬底。重建的密度图表明,随着丝宽的增加,芯区的平衡压应力急剧减小,而表面拉应变增大,并逐渐趋于非零常数。我们使用检索的投影晶格畸变的弹性理论的基础上预测的金属丝的杨氏模量。
2012-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid functional study of non-linear elasticity and internal strain in zincblende III-V materials
我们调查选定的锌III-V族半导体的弹性性能。用杂化泛函密度泛函理论计算了含Ga、In和Al的III-V族化合物的二阶和三阶弹性常数以及一阶和二阶内应变张量分量。对于这些参数中的许多参数,没有可用的实验测量,这项工作是第一次预测它们的值。证明了更严格的收敛准则的高阶弹性常数的计算,并在此基础上,通过计算的应力,而不是能量,在平面波为基础的计算的上下文中提取这些常数的参数。计算出的弹性性能被用来确定的应变制度,在高阶弹性变得重要,通过比较预测的应力由一个较低的和一个高阶的弹性理论。最后,将计算结果与现有的实验文献数据和以前的理论进行了比较。
2018-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Highly sensitive strain sensor from topological-structure modulated dielectric elastic nanocomposites
柔性应变传感器对于几种潜在的智能应用至关重要,例如人机界面、软机器人、人体运动检测和组件安全监控。可拉伸功能材料是应变传感器的重要组成部分,也是高性能应变传感器面临的主要挑战。在此,我们展示了一种新的策略,设计和优化的柔性应变传感器,通过开发拓扑结构调制的高介电常数的弹性纳米复合材料。三相双电纳米网络的拓扑结构产生了空间电荷增强和局域电场调制的协同效应,介电常数达到100(1 kHz时为113.4,比市售弹性聚氨酯基体提高1500%以上)和优异的综合机电性能,最佳综合机电性能达到542.91MPa-1,是商品化聚氨酯弹性膜的9倍以上。利用这种拓扑结构的弹性介质纳米复合材料设计了一种叉指电容式应变传感器。该传感器具有高的初始电容密度和正的电容应变响应,具有高的信噪比、高的电容响应灵敏度和宽的线性范围,突破了传统叉指式应变传感器的负灵敏度和窄的线性范围的缺点。所制备的集成应变传感器阵列能够实时测量复杂曲面的局部应变和监测柔性驱动器的运动,为智能控制系统和形态智能的研究创造了条件。
2021-10-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The influence of elastic strain gradient on the upper limit of flexocoupling strength, spatially-modulated phases and soft phonon dispersion in ferroics
在Landau-Ginzburg-Devonshire(LGD)理论的框架下,研究了在方形弹性应变梯度存在下,序参量和弹性应变梯度之间的挠曲耦合对具有公度和非公度长程有序相的铁电体中空间调制相(SMP)稳定性的作用.对于任意应变梯度,自由能稳定性要求有平方弹性应变梯度。得到的解析表达式表明,静态体挠曲电效应强度的大小的基本上限,由Yudin和Tagantsev建立的平方弹性应变梯度和高阶梯度项下的情况下,应被取代的挠曲电耦合强度的梯度项的存在下的温度依赖性条件。此外,我们建立了SMP出现,并成为稳定的公度铁电体,如果flexocoupling常数超过临界值,定义的约化温度,应变和序参量梯度常数,收缩和膨胀系数在LGD功能。我们计算的软声子色散铁性材料的公度和非公度的长程有序相允许平方弹性应变梯度,以及静态和动态flexocoupling。结果表明,光模的色散对弯曲耦合的影响较小,而声模的色散对耦合强度的影响较大。结果表明,随着弯曲耦合常数的变化,光模和声模的色散出现了非平凡的差异。
2016-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revised identification of strain gradient elastic parameters
针对此前颗粒细观力学框架下应变梯度参数识别中颗粒对客观相对位移关键项识别错误的问题,本文推导修正表达式,给出各向异性应变梯度弹性刚度张量及二维、三维各向同性材料参数的更新解析表达式,且一阶弹性张量识别结果不变。
2025-06-17 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Reversible local strain engineering of $\mathrm{WS}_2$ using a micro-mechanical spring
本文提出利用微机械弹簧对悬浮三层二硫化钨进行动态可逆的局部应变工程,通过纳米压痕实现可编程应变分布,为二维材料应变研究提供多功能平台。
2025-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering of ion migration in LiCoO2
应变工程是调节功能材料各种性能的有力手段。采用晶格动力学模拟、解析函数和神经网络方法,系统研究了晶格应变对层状LiCoO2中锂离子迁移能垒的影响。我们已经确定了两个锂离子迁移路径,氧哑铃跳(ODH),和四面体网站跳(TSH)具有不同浓度的局部缺陷。结果表明,在ODH和TSH两种情况下,锂离子迁移能垒均随压力的增加而增加,而在ODH和TSH两种情况下,随c轴拉伸应变的增加而显著降低,在TSH情况下,随面内压缩应变的增加而显著降低。我们的工作提供了完整的应变图,提高锂离子在LiCoO2中的扩散率,因此,指出了一种新的方式,以实现更好的速率性能,通过应变工程。
2021-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Elastic energy of multi-component solid solutions and strain origins of phase stability in high-entropy alloys
通过推广Eshelby的二元合金球孔模型,导出了多元固溶体的弹性混合能。通过考察弹性能对化学成分和晶格失配的依赖性,我们提出了晶格应变系数λ*。应用于几种高熵合金和高温合金,我们发现大多数固溶体合金在λ*<0.16时是稳定的,类似于二元合金的Hume-Rothery原子尺寸规则。我们还发现,多分散指数δ,经常用于描述多组分合金中的应变,与弹性能(e)直接相关,e=qδ^2,q是弹性常数。此外,定量分析了组成元素的数量和原子尺寸分布对高熵合金相稳定性的影响。目前的推导开放的弹性效应在高熵合金的更丰富的考虑,提供直接的支持,定量评估其热力学性质和研究相关的强化机制。
2021-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Enhanced Seebeck effect in graphene devices by strain and doping engineering
在这项工作中,我们研究了通过应变和掺杂工程来提高石墨烯器件中的热电功率(塞贝克系数)的可能性。虽然局部应变可以导致k空间中不同石墨烯部分的狄拉克锥的未对准,但是掺杂工程导致它们的能量位移。通过结合这两种效应,我们证明了可以实现高达几百meV的导电间隙,因此增强的塞贝克系数可以达到高于1.4 mV/K的值,在石墨烯掺杂的异质结与局部应变区。这种异质通道似乎非常有希望扩大石墨烯器件在应变和热传感器中的应用。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Band structure engineering of graphene by strain: First-principles calculations"
在单轴应变下石墨烯的电子能带结构的第一性原理计算中,Gui、Li和Zhong [Phys.Rev.B \textbf{78},075435(2008)]已经发现了费米能级处的带隙打开。这一发现与石墨烯的紧束缚描述相冲突,该描述对于小应变是闭合的间隙。在这篇评论中,我们提出了第一性原理计算,反驳了应变打开石墨烯带隙的说法。
2009-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A new class of plastic flow evolution equations for anisotropic multiplicative elastoplasticity based on the notion of a corrector elastic strain rate
本文提出了一种新的大应变各向异性弹塑性理论框架。新框架具有以下特点:(1)它对非中等大应变是有效的,(2)它对弹性和塑性各向异性都是有效的,(3)它在速率形式上的描述与无穷小形式的描述是平行的,(4)它与乘法分解是相容的,(5)在任何应力-应变功-共轭对中得到类似的框架,(6)它符合最大塑性耗散原理;(7)对塑性自旋不作任何限制,必须作为独立的本构方程给出。此外,当在中间配置中用对数应变公式表示时:(8)它可以很容易地使用经典的后向欧拉规则进行积分,从而导致附加更新。所有这些性质得到简单地考虑塑性演化的校正率的适当的弹性应变。该公式为金属和软材料的弹塑性提供了一个自然的框架,并解决了所谓的速率问题。
2016-12-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft