实验Nanomechanics

亲爱的李教授，我非常同意您提出的“实验纳米力学”的主题。众所周知，实验是研究中最重要的部分。目前，许多突破在很大程度上依赖于实验仪器。以我的研究课题为例，我所研究的是亚微米微晶单晶的尺寸效应研究，同时，使用平金刚石压头的纳米压痕对微晶体的单次压缩对最终结果起着主导作用，据我所知，单次压缩试验中的不对中可能会导致弹性模量的变化，进而影响屈服强度等。我个人认为，随着力学在微纳尺度的发展，纳米测试仪器的进步将提供许多手段和机会。而纳米测试仪器的发展则依赖于纳米力学的发展，因此它们是硬币的两面。

你好，李教授。你提出的题目显然是J俱乐部应得的。然而，我认为“纳米力学”这个话题太宽泛了，不能单独考虑。我们可以将“纳米力学”考虑到J俱乐部的几个问题。

关于这个话题，我建议一个可能的话题，那就是“纳米力学”领域的“谐振器用于纳米力学”。特别是近十年来，谐振腔因其灵敏检测纳米力学行为的能力而引起了人们的关注。例如，量子力学行为最近被微机械谐振器描述(例如，参见Roukes的论文和Schwab的论文)。此外，谐振器甚至允许在zeeptogram中灵敏地检测分子(Roukes在Nano Letters上发表的论文)。所以，我认为这个话题可能是一个有趣的纳米力学话题。

此外，我认为，其他主题，如碳纳米管，纳米压痕，单分子实验等，可能是有价值的考虑在J俱乐部的一个问题。也许我们需要在J俱乐部挑选可能具有代表性的选题进行论文评审。

无论如何，我希望这个“纳米力学”的话题可以被编辑、主持人和任何对“纳米力学”感兴趣的人很好地发展。

Kilho

我认为J Club也可以考虑“Computational Nanomechanics”(“Multi-scale Modeling”)。如我们所知，“计算纳米力学”是M Ortiz和R Phillips在结合有限元和分子模型的“多尺度建模”工作中出现的。许多研究者已将此方法应用于裂纹问题分析(如Buehler的论文)、蛋白质力学分析(如Schulten的论文;Gohlke的论文;比勒的论文;碳纳米管纳米力学(如YG Huang的论文)、流体力学(如Engquist的论文)等。

考虑“计算纳米力学”(“多尺度建模”)对J Club未来的问题可能是有价值的。

Kilho

我同意这对j俱乐部来说是一个很好的选择，也同意它应该分成几个不同的主题。除了上面提到的那些，我希望看到一些关于连续介质力学在纳米尺度上的崩溃的讨论。我也完全支持将纳米压痕(和纳米摩擦学)作为一个独立于纳米力学其他方面的主题。我们将在2007年秋季MRS会议上运行热门的“纳米压痕和纳米摩擦学的基础”主题，与j俱乐部的时间和内容相结合将是一个有趣的机制，让j俱乐部的成员聚在一起进行现场讨论。我们可以在晚上安排一个房间，甚至可能安排一个小组讨论，就像在2004年的会议上为纳米压痕中的时间依赖性主题所做的那样。

显然，实验纳米力学是一个非常重要的话题，值得我们的社区更多的关注。尽管最近在实验方面取得了许多进展，但在测量纳米级特性方面仍然存在许多挑战。例如，大多数技术都是间接的，缺乏对原子缺陷及其演变进行实时直接观察的能力。反过来，对这些实验的解释需要大量的假设，这使得发现的努力不那么有价值，发现也不那么有说服力。

为了说明这一点，让我举两个例子，涉及目前在我们社区中引起广泛关注的两个问题。第一个例子涉及多壁碳纳米管的力学特性。众所周知，基于量子力学计算，对单壁CNTs的高强度(~100 GPa)和模量(~1 TPa)进行了预测。实验工作在现场进行，SEM最初预测的MWCNTs的模量和强度值要低得多。最近，基于相同的实验设置，接近这些理论预测的值正在被报道。由于测试这些微小物体的困难以及在计算强度和模量时假设外壳失效，人们可能会怀疑实验人员是否因理论预测的知识而产生偏见，或者数据是否确实准确可靠。我们最近的原位TEM工作表明，MWCNT壳可能在生长过程中或通过光束辐射交联。实验结果表明，壳体失效假设并不总是成立的。事实上，由于样品生长条件、净化历史和观察方法的作用，失效可能涉及多个壳层同时断裂键。

第二个例子涉及微观和纳米尺度的塑性机制(特征维度低于1微米)。在悬浮薄膜上的工作，包括我们在没有宏观梯度的情况下对Au的拉伸测试，清楚地显示了变形机制在特征维以下的变化。这些发现后来通过对微柱形式的金单晶的测试得到了加强。尽管在这一领域有许多令人着迷的发现，但一些重要的问题仍在困扰着这个社区。例如，一些研究人员报告了变形晶体中非常有限或不存在的残余位错。相比之下，其他人在相似的样品几何形状上观察到残余位错网络，但不一定是相同的材料。观察结果基于FIB制备的TEM样品。同样，在上一次MRS会议上，一个小组报告了在单晶压缩柱中存在应变梯度，而另一个小组报告了没有应变梯度。两组都使用了x射线衍射，但其中一组进行了实时测量，而另一组进行了死后测量。对于纳米线(NWs)的情况，可以提出类似数量的未解决的问题和问题。 In this case, the experimental evidence is very limited and most of the research work on plasticity and failure has been done using molecular dynamics simulations based on atomic potentials of somewhat unknown accuracy.

这些例子清楚地说明了在原子尺度上实时观察塑性和破坏的重要性。正因为如此，我想知道人们在纳米压痕和其他现有的间接技术之外，在纳米力学测试中可以提出哪些新的想法。换句话说，讨论的主题可以是:解决这些问题的“理想”实验是什么?开发这样的实验需要什么样的技术发展?考虑到计算能力的限制，我们如何利用实验来评估理论和计算模型?在科学史上，有哪一个例子可以提供这样一个挑战的典范呢?它们有什么相似之处?

现在我做了简单的工作(问了一堆问题)，我准备反思你的想法和评论。

顺便说一下，《实验力学杂志》关于纳米力学的特刊将于明年年初出版。我希望你能阅读它，同时考虑为杂志投稿。

Horacio D. Espinosa

机械工程教授

西北大学

谢谢你的兴趣。事实上，我们目前在JMEMS出版了一篇出版物，其中报告了发生交联的多壁碳纳米管失效的TEM观察结果。论文发表后我会通知你的。

Horacio D. Espinosa

机械工程教授

西北大学

我有一个实验结果，显示了一个动态过程的演变。结果必须以电影格式呈现。有人知道什么科学期刊(物理力学)可以出版电影吗?非常感谢。

谢谢你，晓东。谢谢你的帮助。

然而，遗憾的是，我的结果不是纳米级的，而是微米级的。

亨利:

你提出了一个关于发布可视化(基于视频的)研究结果的重要问题。正如晓东指出的，越来越多的期刊允许作者发表视频，作为补充材料。在最近推出的可视化实验杂志(JOVE)，视频成为文章的主体，文字说明、图表等作为补充材料。目前，JOVE邀请所有生物科学领域的作品提交。然而，到目前为止，我还不知道有任何物理科学的视频期刊。但我对它在不久的将来出现持乐观态度。

Henry和晓东:

现在你可以在iMechanica上发布视频了。万博manbetx平台在以前的文章在评论中，我们讨论了利用网络视频平台(如YouTube)在iMechanica中发布视频类型内容的可能性。万博manbetx平台我写了一步一步的说明《华盛顿邮报》如何在iMechanica上发布YouTube视频。万博manbetx平台查看我们的视频频道欲知详情。红莱，如果你愿意，你可以把你的视频上传到YouTube，然后在iMechanica上发布。万博manbetx平台

腾

作为一个对通过柱状压缩(或其他方式)研究纳米尺度塑性非常感兴趣的人，当然，看到更多的实验纳米力学主题将是很好的。由于大多数这种规模的实验都很难进行，而且在建模方面存在很多争议，因此成立一个讨论俱乐部将非常有帮助。

茱莉亚·罗索洛夫斯基·格里尔

你好,

我想讨论一下如何解释纳米压痕数据
粘弹塑性复合材料即聚合物基复合材料。
我有经验，如果微观结构不是均匀的，它就是均匀的
很难有意义的数据和正常情况下，在弹性传播
模量很大，取决于负载。

讨论的第二点是模量映射技术是否适用于粘弹性-弹性复合材料?

有人能评论一下吗?

问候,

罗希特卡纳