材料物理性能分析.docx

研究生课程(论文类)试卷2 0 16 /2 0 17 学年第 1 学期课程名称: 材料物理性能课程代码: 27000012论文题目:3纳米线的纳米级性能:增强能量转换和存储的相位竞争专业、学号: 机电功能材料 162382308学院: 材料科学与工程学院课程(论文)成绩:课程(论文)评分依据(必填):1、 运用本门课程所学的知识,结合自己的专业背景和科研方向,选一种具体的材料或复合材料实证分析其物理性能(热学性能、电学性能、磁学性能或光学性能)的特点、原理及应用前景。2、 要求所提出的观点具有一定的创新价值。3、 不少于 3000 字。任课教师签字:日期: 年 月 日课程(论文)题目:3纳米线的纳米级性能:可以表现出高达 60 的能量存储密度和接近 40%的效率。这是一个典型的介质电容器,只能存储高达 2 的能量。反铁电的另一个独特的和技术上期望的特征是伴状。已有报道反铁电膜具有在 7-37 的范围内的能量存储密度,其低于相应体积发增强能量转换和存储的相位竞争内容: 。目前,电能需求增长速度是整体能源使用量的两倍,预计到 2035 年将增长三分之二以上。例如,2012 年 42%的一次能源转化为电。这反过来驱动对用于有效存储,吸收,供应和转换电力的装置的需求。这些装置需要高能量存储密度,高功率密度,高能量效率和转换特性。对功能材料的需求对于小型化和可集成的电子和电气系统更加迫切。在散装材料中,反铁电体由于其潜在的能量存储和转换而受到极大的关注,这源于大的饱和极化,小的残余极化和优异的机电特性。例如,优化的()()3厚膜33随由电场引起的反铁电到铁电相变的应变的大变化。例如,在反铁电大块陶瓷中,反铁电(AFE)和铁电(FE)相之间的应变差异可以达到 %,使其成为微致动器的优良候选者。虽然反铁电在能量应用的材料领域已经成为强竞争者,但是它们作为小型化装置使用的前景仍然在很大程度上是未知的,迄今为止的大多数研究集中在薄膜的几何形3现的值。有些类似机电响应的趋势,似乎在薄膜变得更弱。例如,反铁电薄膜的应变只能达到 %,这种性质的劣化是由 AFE 薄膜发展 FE 相的趋势引起的。另一方面,超越平面几何形状的 AFE 纳米结构的性质少有研究,这对 AFE 纳米线尤其如此。纳米线可以使用各种实验技术合成,作为互连和功能单元在电子,光电子,电化学和机电纳米器件的制造这些方面特别有价值。同时,AFE 纳米线对于能量相关应用的前景几乎是未知的。反铁电纳米线可以胜过其对应的能量储存和转换性能,或者在纳米尺度的铁电性实际上导致功能的恶化。虽然实验答案待定,基于原子尺度的第一原理的模拟可能已经提供了一些有价值的指导。(反)铁电体的有效哈米尔顿模型的最新发展已经使得各种纳米尺度(反)极性材料的模拟成为可能。我们在应用电场和宽范围温度下对电纳米线进行了这样的研究,目的是解决上述问题。沿着[001]假立方方向生长的具有 至 的横向尺寸 d 的无应力3纳米线沿纳米线轴周期性的 NxNx20 超晶胞模拟,