目錄 前言 主要符號表 第1章 晶體材料熱力學基礎 1 1.1 熱力學分析基礎 1 1.1.1 系統、環境和邊界 1 1.1.2 狀態函數 2 1.1.3 相平衡與相變 2 1.1.4 熱力學計算與設計 2 1.2 狀態函數的實質 3 1.2.1 特性函數 3 1.2.2 配分函數 8 1.2.3 能態密度 10 參考文獻 12 第2章 納米晶體材料尺寸效應的熱力學解析 13 2.1 塊體材料的物態方程 13 2.1.1 原子相互作用勢 13 2.1.2 理想晶體的結合 14 2.2 金屬納米粒子尺寸效應物理模型 15 2.2.1 建模思想 15 2.2.2 建模過程 16 2.3 物理模型的擴展 19 2.3.1 適用范圍 19 2.3.2 適用對象 24 2.3.3 維度和形狀 26 2.3.4 耦合場作用 27 2.4 統計熱力學解析 30 2.4.1 勢能函數 31 2.4.2 簡正振動 32 2.5 熱力學參數內在關聯 32 2.5.1 熱力學參數 32 2.5.2 關聯性分析 35 2.5.3 內關聯模型 36 參考文獻 38 第3章 納米晶體材料晶體學和力學特性 39 3.1 納米晶體材料晶體學特性 39 3.1.1 數理模型介紹 39 3.1.2 晶格畸變率尺寸效應數理模型 41 3.1.3 晶格畸變率尺寸效應 43 3.1.4 晶格畸變能尺寸效應數理模型 49 3.1.5 晶格畸變能尺寸效應 50 3.2 納米晶體材料晶體表面特性 51 3.2.1 數理模型介紹 52 3.2.2 表面能尺寸效應數理模型 54 3.2.3 表面能尺寸效應 56 3.2.4 表面吸附尺寸效應數理模型 59 3.2.5 表面吸附尺寸效應 60 3.2.6 表面張力尺寸效應 61 3.3 納米晶體材料晶體密度特性 62 3.3.1 數理模型介紹 63 3.3.2 晶體密度尺寸效應數理模型 65 3.3.3 晶體密度尺寸效應 66 3.4 納米晶體材料力學特性 68 3.4.1 數理模型介紹 69 3.4.2 楊氏模量尺寸效應數理模型 74 3.4.3 楊氏模量尺寸效應 76 參考文獻 78 第4章 納米晶體材料晶格動力學特性 87 4.1 納米晶體材料晶格振動特性 87 4.1.1 數理模型介紹 87 4.1.2 晶格振動參數尺寸效應數理模型 89 4.1.3 德拜溫度尺寸效應 91 4.1.4 比熱容尺寸效應 92 4.1.5 熱膨脹系數尺寸效應 93 4.2 納米晶體材料空位特性 94 4.2.1 數理模型介紹 94 4.2.2 空位形成能尺寸效應數理模型 95 4.2.3 空位形成能尺寸效應 97 4.2.4 空位濃度尺寸效應數理模型 99 4.2.5 空位濃度尺寸效應 99 4.3 納米晶體材料擴散特性 100 4.3.1 數理模型介紹 100 4.3.2 擴散激活能尺寸效應數理模型 102 4.3.3 擴散激活能尺寸效應 103 4.3.4 擴散系數尺寸效應數理模型 104 4.3.5 擴散系數尺寸效應 105 參考文獻 106 第5章 納米晶體材料熱學特性 112 5.1 納米晶體材料內能特性 112 5.1.1 數理模型介紹 112 5.1.2 內能尺寸效應數理模型 115 5.1.3 內能/熔點的尺寸效應 116 5.2 納米晶體材料吉布斯自由能特性 117 5.2.1 數理模型介紹 118 5.2.2 吉布斯自由能尺寸效應數理模型 120 5.2.3 亥姆霍茲自由能尺寸效應數理模型 121 5.2.4 吉布斯自由能尺寸效應 122 5.2.5 吉布斯自由能電動勢分析法 127 5.2.6 吉布斯自由能微量熱分析法 128 5.2.7 吉布斯自由能化學平衡分析法 130 5.3 納米晶體材料熵特性 130 5.3.1 數理模型介紹 130 5.3.2 熵尺寸效應數理模型 132 5.3.3 熵尺寸效應 132 5.4 納米晶體材料焓特性 134 5.4.1 數理模型介紹 134 5.4.2 焓尺寸效應數理模型 135 5.4.3 焓尺寸效應 136 參考文獻 138 第6章 納米晶體材料特性函數關聯模型 145 6.1 空位形成能特性函數 145 6.1.1 空位形成能關聯模型 145 6.1.2 空位形成能和擴散激活能的內在關聯 145 6.1.3 空位形成能和熔點的內在關聯 146 6.1.4 空位形成能分析法 147 6.2 楊氏模量特性函數 152 6.2.1 楊氏模量關聯模型 152 6.2.2 楊氏模量和熔點的內在關聯 153 6.2.3 楊氏模量和其他力學參數的內在關聯 154 6.2.4 彈性矩陣元分析法 155 6.3 德拜溫度特性函數 161 6.3.1 德拜溫度關聯模型 161 6.3.2 德拜溫度和熔點的內在關聯 161 6.3.3 德拜溫度和密度的內在關聯 162 6.3.4 表層原子凍結分析法 163 6.4 特性函數關聯模型 163 參考文獻 164