在增材制造的纳米晶氧化中,微结构驱动的机械和电机械现象

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术纳米技术
• 机械工程 机械工程

背景情况:

• 纳米级增材制造 (AM) 能够实现新的纳米技术,但印刷材料的尺寸效应尚未得到研究.
• 了解这些影响对于设计可靠的纳米结构材料至关重要.
• 氧化 (ZnO) 是一种通用的半导体,在电子和传感器中具有应用.

研究的目的:

• 研究尺寸对增材制造的纳米晶氧化物 (nc-ZnO) 的机械和电气性能的影响.
• 探索 AM nc-ZnO 中控制机电行为和故障模式的基本机制.
• 建立一个框架来预测和控制AM纳米水晶陶中的材料特性.

主要方法:

• 通过水凝的AM制造~7nm颗粒的nc-ZnO,然后进行化.
• 在现场进行nc-ZnO结构 (0.25-4μm) 的非机械和电气测试.
• 分子动力学 (MD) 模拟来分析谷物边界对行为和故障的影响.

主要成果:

• 机电行为与微观结构的排序有关,可以通过统计模型来建模.
• 观察到故障行为的尺寸效应,其特点是变化的变形和抑制的脆性故障.
• MD模拟阐明了粒度边界和可塑性在机电反应和故障中的作用.

结论:

• 尺寸显著影响AM nc-ZnO的机械和电机性能.
• 谷物边界特征在观察到的行为中起着至关重要的作用.
• 开发的框架可以指导其他AM纳米晶体材料的物业设计.