方鈷礦熱電材料服役行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、熱電材料是熱電發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，一般在因太陽光光照強(qiáng)度日夜交替而周期變化的環(huán)境中工作，由此產(chǎn)生的循環(huán)熱載荷和循環(huán)機(jī)械載荷不僅會(huì)導(dǎo)致熱電材料熱電性能的下降，而且會(huì)嚴(yán)重影響熱電材料工作的穩(wěn)定性和可靠性，更有甚者還會(huì)引起熱電材料失效而不能繼續(xù)工作。因此，開發(fā)高效熱電發(fā)電系統(tǒng)不僅要求用來制備熱電器件的熱電材料具有優(yōu)越的熱電轉(zhuǎn)換性能，而且要求熱電材料在服役環(huán)境下具備穩(wěn)定可靠的力學(xué)性能。研究熱電材料的基本力學(xué)性能以及服役環(huán)境對(duì)其力學(xué)性能的影響

2、對(duì)開發(fā)高效熱電發(fā)電系統(tǒng)具有十分重要的理論指導(dǎo)意義。 本文采用分子動(dòng)力學(xué)方法和大規(guī)模分子動(dòng)力學(xué)并行模擬器LAMMPS研究了方鈷礦熱電材料CoSb3單晶塊體和單晶薄膜的拉伸力學(xué)性能及服役環(huán)境對(duì)其力學(xué)性能的影響，主要研究內(nèi)容如下： 1、建立了CoSb3晶體模型，選取Morse勢(shì)函數(shù)描述熱電材料原子間相互作用，模擬了CoSb3單晶塊體和單晶薄膜的拉伸過程，并模擬了不同拉伸應(yīng)變率和工作溫度下納米晶體的拉伸問題，得出了其應(yīng)力應(yīng)變曲線

3、關(guān)系，分析了應(yīng)變率和工作溫度對(duì)熱電材料力學(xué)性能的影響。 2、進(jìn)行了循環(huán)熱荷載作用下的CoSb3單晶塊體和單晶薄膜的分子動(dòng)力學(xué)模擬以及拉伸壓縮循環(huán)機(jī)械荷載作用下CoSb3單晶塊體的分子動(dòng)力學(xué)模擬，探索服役環(huán)境下循環(huán)荷載對(duì)熱電材料力學(xué)性能的影響。 3、在CoSb3晶體模型中刪除一定數(shù)量的Sb原子，從而引入原子空位，模擬了不同的空位濃度的CoSb3單晶塊體和單晶薄膜的拉伸問題，對(duì)比研究了有無空位及不同空位濃度對(duì)熱電材料力學(xué)性能