Size-Dependent Elasticity of Nanoporous Materials Predicted by Surface Energy Density-Based Theory
Size-Dependent Elasticity of Nanoporous Materials Predicted by Surface Energy Density-Based Theory
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基于表面能密度的理论预测纳米多孔材料的尺寸依赖性弹性
DOI：
10.1115/1.4036345
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发表时间：
2017-06
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Shaohua Chen
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yin Yao;Yazheng Yang;Shaohua Chen
纳米多孔材料的尺寸效应通常被认为是由于其比表面积与体积之比较大而产生的，因此也被称为表面效应。基于最近发展起来的用表面能密度来表征纳米材料表面效应的弹性理论，结合复合材料的两种细观力学模型，研究了纳米多孔材料的表面效应。得到了纳米多孔材料的有效体弹性系数和有效剪切弹性系数的闭合解，它们与相应的块体材料的表面能密度和纳米材料的表面松弛参数有关，而不是以前理论中的表面弹性常数。一个重要的发现是，纳米多孔材料力学性能的提高主要是由于纳米孔洞的表面松弛引起的压缩应变。当纳米空穴的体积分数固定时，空穴越小，纳米多孔材料的硬度越大。本文的研究结果对设计具有先进的多孔材料或结构的纳米器件具有一定的参考价值。
The size effect of nanoporous materials is generally believed to be caused by the large ratio of surface area to volume, so that it is also called surface effect. Based on a recently developed elastic theory, in which the surface effect of nanomaterials is characterized by the surface energy density, combined with two micromechanical models of composite materials, the surface effect of nanoporous materials is investigated. Closed-form solutions of both the effective bulk modulus and the effective shear one of nanoporous materials are achieved, which are related to the surface energy density of corresponding bulk materials and the surface relaxation parameter of nanomaterials, rather than the surface elastic constants in previous theories. An important finding is that the enhancement of mechanical properties of nanoporous materials mainly results from the compressive strain induced by nanovoid's surface relaxation. With a fixed volume fraction of nanovoids, the smaller the void size, the harder the nanoporous material will be. The results in this paper should give some insights for the design of nanodevices with advanced porous materials or structures.
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DOI：
10.1007/1-4020-2721-4_1
发表时间：
2011-04
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
B. Ya
通讯作者：
B. Ya
影响因子：
3.2
作者：
Yin Yao;Shaohua Chen
通讯作者：
Yin Yao;Shaohua Chen
纳米线弯曲的表面效应
DOI：
10.1016/j.mechmat.2016.06.005
发表时间：
2016-09
期刊：
Mech. Mater.
影响因子：
--
作者：
Yao Yin;Chen Shaohua
通讯作者：
Chen Shaohua
影响因子：
3.9
作者：
BENVENISTE, Y
通讯作者：
BENVENISTE, Y
影响因子：
9.4
作者：
H. Duan;Jianxiang Wang;B. Karihaloo;Zhuping Huang
通讯作者：
H. Duan;Jianxiang Wang;B. Karihaloo;Zhuping Huang