Bi2Te3熱電材料壓縮與剪切性能的分子動力學研究.pdf

1、熱電材料是能夠實現熱能與電能相互轉換的新型功能材料，由熱電材料做成的器件具有清潔、環(huán)保、無污染的特點，具有廣泛的應用前景，在眾多熱電材料體系中，Bi2Te3基熱電材料是最早得到商業(yè)化應用的熱電材料。在熱電器件的服役環(huán)境中，熱電材料不可避免要長期處于循環(huán)熱應力的荷載中，這將導致熱電材料的力學穩(wěn)定性逐步下降，進而最終導致材料的失效破壞。因而，研究Bi2Te3基熱電材料的力學性能對該類材料的工業(yè)化應用具有重要的理論指導依據。本文主要研究Bi2

2、Te3材料的壓縮和剪切性能，揭示結構內的范德華力層對Bi2Te3熱電材料力學性能的影響規(guī)律及其機理，為開發(fā)高效穩(wěn)定的Bi2Te3基熱電器件提供了重要理論指導依據。
　　研究結果表明，Bi2Te3結構中相鄰兩層Te1-Te1原子間的范德華力對材料的變形與破壞行為起著主導作用，并直接導致了材料欠佳的機械穩(wěn)定性。其中壓縮性能方面，范德華力層兩側原子間距限制著其對z軸壓縮的承載能力，故在該方向的加載不具備應變率敏感性，僅僅只受應變大小影響

3、；而與之相對的是，加載速率同時影響著x軸壓縮時范德華力層的分離以及隨后的結構失穩(wěn)破壞，因此該過程中應變率效應異常突出。而在剪切性能方面，該層較弱的連接導致結構受載后較易沿該層發(fā)生滑移，最終引起結構的脆性破壞。而且不同于z向壓縮，剪切存在較明顯的應變率效應：隨著應變率增大，結構內原子難以短時間恢復穩(wěn)態(tài)，進而使得極限應力和斷裂應變相應上升。同時根據Bi2Te3這種易于滑移的特性，大膽猜測其可能具有塑性轉變的潛質。當然，本文僅僅只是對Bi2T