自结晶纳米力学—杨卫

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纳米管力学—杨卫

纳米管力学—杨卫
0,20 0,18 0,16
(5,5) Armchair nanotube under torsion
Energy gap (eV)
0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 -0,10 -0,05 0,00 0,05 0,10
Liu & Huang, 2002
κ(1/nm)
(10,10) 2400 atoms diameter 1.357nm length 4.922nm Initial relaxation 50000 steps Relax 30000 steps per 1.0Å pressing 40 Pull-out increment of 0.246Å Traction free at axial ends Two rows of atoms are fixed at top and bottom
清华大学工程力学系
StoneStone-Wales Defect
Jiang & Huang, 2002
纳米管束编织
Jiang et al. (2002) Nature, vol. 419, p. 801
Spinning continuous carbon nanotube yarns-Carbon nanotubes weave their way into a range of imaginative macroscopic applications.
清华大学工程力学系
Simply Supported
Cantilever Beam
纳米管弹性
ThermoThermo-vibration
纳米管弹性 Electric Resonance
纳米秤

杨卫

杨卫
杨卫认为:中国基础研究正呈现“数量发展与质量攀升相同步、研究型大学与中国科学院发展相同步、中国 国内发展与国际融合相同步”的发展态势,这“三个同步”导致了中国基础研究的动力发展。在中国全面深化科 技体制改革的背景下,基础研究要实现“持续动力发展”,需要全面统筹、前瞻谋划。一是要绘制一张“长期愿 景可想象、近期任务可规划”、能够一以贯之的“基础研究发展蓝图”;二是要准确估计中国基础研究发展状况 与前景;三是要循序实现基础研究三个并行的发展目标,即总量并行、贡献并行、源头并行;四是要以新的视角 来分类推进基础研究:即自由探索的基础研究、应对全球挑战的基础研究、体现国家意志的战略基础研究和具有 行业和地区特点的应用导向基础研究;五是通过“钱、人、制、器、泉”五个抓手全面发展基础研究 。
截至2010年7月,杨卫先后获得国家教委科技进步一等奖3项,国家教委科技进步二等奖(第一获奖人);国 家教委科技进步一等奖(第一获奖人),国家自然科学三等奖两项。
2002年获得全国五一奖章。1995年曾获国家自然科学三等奖、2005年获得国家自然科学二等奖。
杨卫认为:在研究型大学里面,一个教师要想真正把学生教好,还得搞科研。“他(老师)因为搞科研而不 搞教学,这个是不对的。能不能把最先进的东西,用学生能够接受的方式,融入到大学和研究生的教育中,这是 取决于一个学校是不是能够培养出高水平人才的关键。”“对于学生来讲,不光是接受已经有了知识,他还得养 成具有创造的能力以及对前沿科学的了解,这样他才能在毕业的时候站在更高的起跑线上,有更好的能力做自己 的事情。”
个人生活
杨卫的父亲杨光华是获得美国博士学位的高级知识分子,曾担任过清华大学石油系主任、北京石油学院副院 长及石油大学校长等职务。母亲孙以实曾是清华大学化工系的教授。他的儿子杨越在2000年到2004年就读于浙江 大学机械与能源工程学院本科 。

纳米力学进展

纳米力学进展

纳米力学进展杨卫;马新玲;王宏涛;洪伟【期刊名称】《力学进展》【年(卷),期】2002(032)002【摘要】概述在固态下纳米力学的若干研究内容.首先对纳米力学及其范畴进行界定,然后介绍纳米力学方法,包括属于纳观计算力学范畴的大规模分子动力学算法、连续介质/分子动力学交叠层算法、准连续介质算法和LMPM方法;及属于纳观实验力学范畴的纳米云纹法和纳米压痕法.随即阐述纳米力学的新兴研究领域:包括纳米晶体的超塑性变形、纳观断裂力学、纳米管力学和纳米压痕力学.【总页数】14页(P161-174)【作者】杨卫;马新玲;王宏涛;洪伟【作者单位】清华大学工程力学系破坏力学开放实验室,北京,100084;清华大学工程力学系破坏力学开放实验室,北京,100084;清华大学工程力学系破坏力学开放实验室,北京,100084;清华大学工程力学系破坏力学开放实验室,北京,100084【正文语种】中文【中图分类】O3【相关文献】1.微纳米铝粉的氧化动力学研究进展 [J], 王敬凯;陈捷;睢贺良;于谦;杨秀兰;索志荣;孙杰;银颖2.嵌段共聚物/环氧树脂纳米复合材料纳米结构的构建及其热力学性能研究进展 [J],管蓉;张思思;李文翔;吴攀洛;夏兰君3.中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室招收纳米、微米化学物理力学博士研究生——欢迎物理、理论物理、材料、物化、力学等专业青年加入纳米微米科技研究队伍 [J],4.中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室招收纳米、微米化学物理力学博士研究生——欢迎物理、理论物理、材料、物化、力学等专业青年加入纳米微米科技研究队伍 [J],5.纳米纤维素序构材料界面力学行为和设计的研究进展 [J], 宋戎妆;侯远震;何泽洲;夏骏;朱银波;吴恒安因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

211123149_中产协静电纺丝非织造材料专业委员会成立

211123149_中产协静电纺丝非织造材料专业委员会成立

Industry产业用19可提高强度且保留高孔隙率。

复旦大学高分子科学系教授彭慧胜作《高分子纤维器件的探索与思考》主题报告。

他表示,纤维电子器件的特点主要包括:柔软、弹性、微型、可高度集成;可通过纺织方法编成透气而导湿的织物。

纤维电子器件具有发电、储能、变色、发光、治疗、计算、通讯等几乎所有电子功能。

在可穿戴设备、新能源、信息技术、物联网、人工智能、大健康、空间探测等广泛领域显示了巨大的应用前景。

中国科学技术大学教授余彦作《电纺丝遇到二次电池——从“锂”到“钠”》主题报告,她表示,锂离子电池在清洁能源应用、电动汽车等领域发挥重要作用,但锂资源供应链安全面临威胁,因此长寿命低成本室温钠硫电池发展势在必行。

高比能电极材料是实现高能量密度电池的关键,电纺丝构筑的纳米纤维复合电极能提高导电性,缓解电极体积变化,促进电子及离子的高效迁移传输,缩短离子传输距离,提高反应动力学。

未来电纺丝能促使电池的性能变得更高、更快、更强。

北京化工大学教授杨卫民作《英蓝“彩虹丝”纳米纤维绿色制造技术创新研究进展》主题报告,重点介绍了纳米纤维静电纺技术、聚合物熔体微分静电纺技术创新研究进展及成果应用,针对熔体粘度高、纤维细化难、成膜不均、熔喷细化不足等,提出了相对应的解决方案,并介绍了聚合物熔体微分电纺气流加捻成纱的创新突破。

香港理工大学应用生物及化学技术学系软物质及器件讲座教授郑子剑作《透气可拉伸电子皮肤》主题报告,其团队开发了一种透气可拉伸电子器件,展示了其透气效果和皮肤测试结果。

他指出,该电子器件通过将液态金属涂覆或印刷到弹性织物上制成,其表面会形成一层薄薄的固体氧化物,在整个拉伸过程中,液态金属发生形变形成的多孔、褶皱网格结构,赋予了器件高透气性、超高拉伸性和导电性能。

清华大学化学系教授张莹莹作《蚕丝纤维材料在柔性智能穿戴领域的应用探索》主题报告,介绍了蚕丝功能复合材料,包括静电纺丝原位包覆制备芯鞘结构导电纤维,同轴3D打印制作纳米碳—蚕丝包芯导电纤维,透明、超弹性、离子导电的蚕丝复合纤维,丝胶蛋白—纳米碳材料印刷电子墨水,丝胶蛋白—石墨烯基耐水洗电子织物等工作。

2013年度高等学校博士学科点专项科研基金资助课题名单(新教师类)

2013年度高等学校博士学科点专项科研基金资助课题名单(新教师类)

序 号 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60
课题编号 20134301120003 20134402120007 20134407120001 20136101120017 20136501120001 20130002120014 20130032120035 20130041120009 20130072120058 20130074120020 20130092120021 20130092120039 20130101120174 20130101120175 20130143120005 20130191120015 20130201120031
2013年度高等学校博士学科点专项科研基金资助课题名单(新教师类)
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 课题编号 20130001120008 20130003120008 20130006120011 20130009120016 20130031120001 20130031120004 20130032120072 20130032120073 20130032120077 20130071120025 20130071120026 20130072120008 20130074120021 20130076120001 20130076120002 20130076120007 20130076120008 20130092120030 20130121120042 20130132120022 20130141120035 课题名称 Gopakumar-Vafa不变量与节点多项式 球面中极小子流形的谱及相关问题研究 几类非线性模型的分岔及稳定性 复杂系统的信息交互及其在脑电波中的应用 B细胞表位相关若干数学问题研究 丛代数典范基与箭图表示 关于参数依赖于解的轨道的带双边反射的随 机偏微分方程的Malliavin分析 素变数的二次型与Linnik方差法 Sigma_k Yamabe方程解的多重性 微分几何中的若干分析问题 微分动力系统测度的Lyapunov指数、维数探 索 非线性双曲系统的控制与优化 图的圈划分问题的研究 Hochschild 上同调的 Gerstenhaber 李代 数结构的计算与应用 Rapoport-Zink空间的连通分支和不可约分 支 变额年金定价、对冲及其统计分析 保险精算和行为金融中的风险控制问题研究 具有切换有向通信拓扑的高阶多自主体系统 一致性控制及应用 Teichmüller测地流:代数几何在动力系统中 的应用 带脉冲噪声图像复原问题的数值算法及应用 研究 导出等价及其应用 申请学校 北京大学 北京师范大学 北京科技大学 北京交通大学 南开大学 南开大学 天津大学 天津大学 天津大学 复旦大学 复旦大学 同济大学 华东理工大学 华东师范大学 华东师范大学 华东师范大学 华东师范大学 东南大学 厦门大学 中国海洋大学 武汉大学 申请人 郭帅 彦文娇 储继迅 林艾静 高建召 丁明 杨雪 刘志新 郑有泉 王志张 田学廷 尚培培 朱焱 周国栋 陈苗芬 钱林义 毕俊娜 温广辉 于飞 曾雪迎 陈一萍 学科组名称 数学 数学 数学 数学 数学 数学 数学 数学 数学 数学 数学 数学 数学 数学 数学 数学 数学 数学 数学 数学 数学 课题类型 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 新教师类 资助额度 (万元) 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

杨卫:我国已到达世界科学中心的边缘

杨卫:我国已到达世界科学中心的边缘

科学反思Science Retrospection 89日前,国家自然科学基金委员会遴选了2011—2015年由科学基金资助完成的200项优秀成果,结集成《国家自然科学基金资助项目优秀成果选编(六)》正式出版发行。

正如基金委主任杨卫院士所言,在中国基础研究和科学前沿的主要资助渠道——科学基金的支持下,它们基本代表了我国“十二五”期间基础研究源头创新的精华,从中亦可一窥我国在全球科学研究地图中的位置与发展前景。

1.创新源头相继涌现据了解,本次遴选入册的200项研究成果涵盖数学、物理学、化学、生命科学、地球科学、工程与材料学、信息科学、管理科学和医学等多个学科,涉及科学基金107个依托单位,遴选标准包括科研成果的学术价值、自主创新情况以及成果在国际上的影响力和对提升国家创新能力、积累智力资本等方面的贡献。

2013年,由中科院物理研究所和中国科技大学联合研发的“40K 以上铁基高温超导体的发现及若干基本物理性质研究”,在国际上引领了铁基超导研究的热潮。

“到目前为止,铁基超导的纪录牢牢地被中国科学家掌握,全球铁基超导的研究引用一半来自于中国,而目前我国也是铁基超导研究材料的‘源泉’。

”在化学方面,甲烷分子的选择活化和定向转化被誉为化学界的“圣杯”。

而2014年大连化物所包信和团队通过构建催化剂实现了甲烷无氧活化,由此实现了天然气的无氧直接转化制高值化学品,被国际学术界和产业界誉为“改变世界的技术”。

“这些都体现了我们的源头创新能力。

”杨卫说。

2.科学贡献接近世界科学中心标准回顾“十二五”时期的这些研究成果,杨卫认为,过去,中国科学家长期沿着他人的创新基础来进行研究,而今随着科研实力的整体跃升,我国可能进入了一个颠覆性创新、源头创新逐渐涌现的时期。

“总体上看,过去五年我国基础研究有着几大特点,一是整体提升,具体表现为数量发展与质量攀升相同步、研究型大学的发展与中科院同步、国内发展与国际融合相同步。

”杨卫告诉记者,科学界有一种观点,认为一个国家的学术产出占世界的20%,这个国家就可以成为一个世界科学中心。

零维、一维和二维ZnO纳米材料的应用研究进展

零维、一维和二维ZnO纳米材料的应用研究进展

氧 化 锌 (ZincOxide,ZnO)是 ⅡⅥ 族 宽 带 隙 半 导 体材 料,其 禁 带 宽 度 为 3.37eV,激 子 结 合 能 为 60meV,具有高透明 性、抗 辐 射 稳 定 性、室 温 强 紫 外 激 发、环境友好和 低 成 本 等 性 质,同 时 ZnO 还 拥 有 丰 富 多彩的零 维、一 维 和 二 维 纳 米 结 构。 因 此,ZnO 在 光 学、光电子学、传感器、能 源 以 及 自 旋 电 子 学 等 领 域 有 着广泛的应用。
犃犫狊狋狉犪犮狋:ZnOasawidebandgapsemiconductornotonlyhasexcellentoptoelectronicproperties,but alsocontainsrich0D,1Dand2Dnanostructures.Basedonthe0D,1Dand2DZnOnanomaterials,the researchprogressofmainoptoelectronicdeviceapplication,includingphotocatalysis,gasdetectors,so larcells,photodetectors,lightemittingdiodes,lasers,piezoelectricdevicesandresistiverandom access memorywasnarratedsyntheticallyinthispaper.Thedifferencesofthreedimensionsinoptoelectronic applicationofZnOnanomaterialwerelaterallycomparativelyanalyzed,andtheadvantagesofdifferent dimensionsintheoptoelectronicdevicesweresummarized,finally,theproblemsintheapplicationof zincoxidenanomaterialswerealsoprospected,suchasthedifficultytoachieveptypedoping. 犓犲狔狑狅狉犱狊:ZnO;nanomaterial;optoelectronicdevice;deviceapplication

断裂塑性及微纳米力学国际学术研讨会会议纪要-中国力学学会

断裂塑性及微纳米力学国际学术研讨会会议纪要-中国力学学会

断裂、塑性及微纳米力学国际学术研讨会会议纪要在国家自然科学基金委员会和清华大学共同资助下,中国力学学会的业务指导下,由清华大学航天航空学院承办的“断裂、塑性及纳米力学国际学术研讨会”(International Workshop on Fracture, Plasticity, Micro- and Nano-mechanics)于2007年8月25日在清华大学主楼后厅正式召开。

会议组委会由高华健教授(美国布朗大学)、黄永刚教授(美国西北大学)、锁志刚教授(美国哈佛大学)、杨卫院士(浙江大学和清华大学)、余寿文教授(清华大学)、和郑泉水教授(清华大学)组成,郑泉水担任主席。

讨论会分三阶段进行,分别由郑泉水、大连理工大学工程力学系张洪武教授,和清华大学工程力学系方岱宁教授主持。

本次会议的一个显著特点是与会者中名家云集,有多位国际力学界最具影响力的大师和超级新星,有来自国内外的上百名国际知名学者。

共安排了十个学术报告,报告人(按报告时间顺序)分别为:美国科学院和工程院院士、哈佛大学J. W. Hutchinson教授;美国哈佛大学Z. Suo(锁志刚)教授;美国西北大学Y. Huang(黄永刚)教授;英国皇家学会会员和美国工程院院士、剑桥大学J. R. Willis教授;中科院院士、中科院力学研究所白以龙研究员;日本名古屋大学的N. Ohno(大野信忠)教授;清华大学郑泉水教授;美国科学院和工程院院士、现任国际理论与应用力学联合会主席、布朗大学L. B. Freund教授;JMPS主编、布朗大学H. Gao(高华健)教授;中科院院士、浙江大学和清华大学杨卫教授。

学术报告的内容展现了固体力学学科的的最新前沿和发展态势。

J. W. Hutchinson教授的“Stiff materials with zero thermal expansion”、锁志刚教授“Large deformation and electromechanical instability in active soft materials”和黄永刚教授的“Mechanics of stretchable electronics”,三个报告报告了固体力学在航空航天和微电子领域新材料设计和安全的最新进展;J. R. Willis教授“The pair distribution function for an array of screw dislocations”和大野信忠教授的“Strain gradient effects due to self-energy of geometrically necessary dislocations”报告了塑性应变梯度理论的最新进展,白以龙院士的“Molecular/Cluster statistical thermodynamics: A fast converging approach© Copy Right Reserved.for simulation of quasi-static deformation at finite temperature”和杨卫院士的“Brittle versus ductile transition of nanocrystalline metals”介绍了纳米力学方向的新进展;郑泉水教授的“Mesophyll cell size limits tree heights”,L. B. Freund教授的“The role of membrane tension in stabilizing molecular bonds in biological adhesion”和高华健教授的“Nanomechanics of biological systems—from single molecular bonds to continuum mechanics descriptions of cell adhesion”报告了固体力学理论在生物/生命学科中的应用和发展,展现了固体力学新的生长点。

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清华大学工程力学系
Surface Self-Nanocrystallization Self-
清华大学工程力学系
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Experiment by Lu and Lu
Sample holder
Sample Shots
NanoNano-grains of 10nm were formed in the surface layer of pure iron with initial grain size of 50µm after 50µ shotshot-peening of 450s。 450s。
Density evolution by dislocation migration Density evolution by dislocation generation
Plastic strain rate by dislocation motion
Change in sample surface profile Exit iteration
Columb contact
Flow Chart
Data input, time step selection Iteration starts
Pressure & friction force of shot-peens Total change in dislocation density
FEM computes velocity and stress fields Density evolution by dislocation interaction
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Dislocation Injection by Shot-peening ShotPlane strain simplification
Specimen dimension 30×35 mm2 30× Shot diameter 2 mm Number of shots 300 Peening speed 5~20 5~20 m/s Peening flux 9~90 /(smm2) /(smm
& ρT = −∫

0
r r eφ • ∇(ρf (φ )V )dφ
Ω1, Γ1 Ω, Γ
Orientation evolution
r dL
r v
r n
d( f (φ ) ) 1 r r & = − eφ • ∇(ρf (φ )V ) + ρ T f (φ ) dt ρ
[
]
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Steady State Dislocation Emission from a Source
Dislocation density across the depth N=800 /mm V/R=20000 s-1,ξ=0, x = 0 V/R=20000
Oblique Impact
N=500 /mm
Dislocation density across the depth V/R=20000 s-1, ξ=20°, x = 0 V/R=20000 20° N=800 /mm
Surface grain size ranges from 10 to 20nm.
Sample Vacuum Vacuum Sample
v
f
f
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清华大学工程力学系
Nanostructured layer
Dislocations
Slip direction
表面纳米层阻滞内部 位错的逸出, 位错的逸出,形成位 错塞积, 错塞积,导致加工硬 化和内部孔洞形成。 化和内部孔洞形成。
& & & & ρ = ρT + ρ G − ρ D
Distribution of dislocation orientations is described by a normalized density f(φ)
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Dislocation Migration
Dislocations entering and exiting a prescribed region
Dynamic FEM Simulation
Iteration Scheme
1 1 M+ C a (t + ∆t ) = Q (t ) + Ka 0 (t ) 2 2∆t ∆t 2 1 1 − K − 2 M a (t ) − 2 M − C a (t − ∆t ) 2∆t ∆t ∆t
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Plastic Strain Rate
Plane Strain Incompressible Dislocation Glide Orowan Kinematic Law
& ε P = bκρ ∫

0
f (φ )V (φ )e
i (π / 2 + 2φ )

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Impact Angles
As impact angle increases, the indent depth declines, while the maximum dislocation density peaks at 20º.
Normal Impact
N=500 /mm
τ Y = τ 0 + α 0 µbρ ALL
−1 / 2
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Dislocation Density Evolution
Evolution of mobile dislocations consists of their migration, generation and annihilation
MD Simulation
40
40
30
30
20
20
10
10
0
0
-10
-10
-20
-20
-30
-30
-40
-40
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
2000 MD steps
40 40
4000 MD steps
30
30
20
20
10
10
0
0
-10
-10
A statistical approach based on mutual orientations
& ρ D = ρ ∫ PB f (φ )dφ
0 2π
PB = V ∑ H (α i )ρ (α i )
i= i =1
K
Orientation evolution
d( f (φ ) ) 1 2π & = ρ ∫ PB f (φ )dφ + ρ D f (φ ) dt ρ 0
High frequency displacement generator
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NanoNano-grains formed in a surface layer of 10 microns
Surface Self-Nanocrystallization Selfby Muliti-direction Shot-peening MulitiShot-
清华大学工程力学系
Dislocation Motion
Gliding speed of dislocations under Schmid stress
(τ − τ Y ) V = V S 1 − exp − B
TaylorTaylor-type hardening law
-20
-20
-30
-30
-40
-40
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
6000 MD steps
____ 10nm
-40 -30 -20 -10 0
10
20
30
40
8300 MD steps
Tail dislocation from a source
2 µb η= π (1 − ν )τ
Dislocations generated in time dt dt
mS dnG = 2
m S V dt
η
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Dislocation Generation
Density change by dislocation generation
o
Grain boundary of larger angle is energetically favored
θ = 20°,D = 13 nm 20°
A
o
清华大学工程力学系
表面纳米化
二维模型 1万多个原子 FS势 NVT系综(313K) 周期性边界条件 0.5fs时间步长 引入位错密度 2.17*1011mm-2 最后形成约10nm的晶粒
µb 2

Low angle GB forms if θD > 2b
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Forming Nano-grains NanoLow angle grain boundary
ρ = 2θ /(bD)
A θ = 10°,ρ = 2.17 × 1011 mm-2,D = 6.5 nm 10°
& ρG =Orintation evolution
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