实验Nanomechanics

亲爱的李教授，我非常同意您提出的题目“实验纳米力学”。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，我参与了亚微米微晶单晶尺寸效应的研究，同时，用纳米压痕配上扁平金刚石压头对微晶进行单向压缩在最终结果中起了主导作用，据我所知，单向压缩测试过程中的不对中可能导致弹性模量的变化，进而影响屈服强度等。我个人认为，随着微纳米尺度力学的发展，纳米测试仪器的进步将提供许多手段和机会。然而，纳米测试仪器的进步反过来依赖于纳米力学的发展，因此它们代表了硬币的两面。

你好，李教授。你提出的主题很明显是J俱乐部的主题。然而，我认为“纳米力学”这个话题太宽泛了，不能在一个单独的问题中考虑。我们可以将“纳米力学”视为《J Club》中的几个问题。

对于主题，我建议一个可能的主题，即“纳米力学”领域的“纳米力学谐振器”。具体来说，近十年来，谐振器因其灵敏检测纳米力学行为的能力而受到关注。例如，量子力学行为最近被微机械谐振器描述(参见Roukes的论文和Schwab的论文)。此外，谐振器可以灵敏地检测分子，甚至可以在齐层图中检测(Roukes的论文发表在Nano Letters上)。因此，我认为这个话题可能是一个有趣的纳米力学话题。

此外，我认为其他的主题，如碳纳米管、纳米压痕、单分子实验等，在J俱乐部的一个问题上可能是有价值的。也许我们需要在J Club中选择可能具有代表性的主题进行论文评审。

无论如何，我希望这个“纳米力学”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”)。正如我们所知，“计算纳米力学”是由M Ortiz和R Phillips在“多尺度建模”中结合了FEM和分子模型而产生的。许多研究人员已经将这种方法应用于分析裂纹问题(如Buehler的论文)，蛋白质力学(如Schulten的论文;Gohlke的论文;比勒的论文;CNT纳米力学(如YG Huang的论文)、流体力学(如Engquist的论文)等。

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

Kilho

我同意这是j俱乐部的绝佳选择，也同意它应该分成几个不同的主题。除了上述建议之外，我还希望看到一些关于纳米尺度连续介质力学分解的讨论。我也完全支持将纳米压痕(和纳米摩擦学)与纳米力学的其他方面分开作为一个(或两个)单独的主题。我们将在2007年秋季MRS会议上举办流行的“纳米压痕和纳米摩擦学基础”主题，并结合j俱乐部的时间和内容，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。我们可以在晚上组织一个房间，甚至可能安排一个小组，就像2004年会议上纳米压痕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课题，值得我们更多的关注。尽管最近在实验方面取得了许多进展，但在纳米尺度上测量性能仍然存在许多挑战。例如，大多数技术都是间接的，缺乏对原子缺陷及其演变提供实时直接观察的能力。反过来，对这些实验的解释需要一些假设，这使得发现的努力不那么有回报，结果也不那么有说服力。

为了说明这一点，让我举两个例子来说明目前在我们社会中引起广泛关注的两个问题。第一个例子涉及MWCNTs的力学特性。众所周知，单壁碳纳米管的高强度(~100 GPa)和模量(~1 TPa)是基于量子力学计算的。在原位进行的实验工作中，SEM最初预测的MWCNTs的模量和强度值要低得多。最近，基于相同的实验装置，报告了接近这些理论预测的值。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破坏，人们可能会怀疑实验者是否受到理论预测知识的偏见，或者数据是否确实准确可靠。我们的原位TEM工作最近证明了MWCNT壳可能在生长过程中或在光束辐射下交联。实验结果表明，壳体破坏假设并不总是有效的。事实上，由于样品生长条件、纯化历史和观察方法的不同，破坏可能涉及多个壳体中同时发生的键断裂。

第二个例子涉及微观和纳米尺度(特征尺寸小于1微米)的塑性机制。对独立薄膜的研究，包括我们在没有宏观梯度的情况下对Au的拉伸测试，清楚地显示了在特征尺寸以下变形机制的变化。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。尽管这一领域有许多令人着迷的发现，但仍有一些重要的问题困扰着科学界。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，其他人在类似的样品几何形状上观察到残余的位错网络，但不一定是相同的材料。观察结果是基于FIB制备的TEM样品。同样，在上次的MRS会议上，一个小组报告了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x射线衍射，但其中一组进行实时测量，而另一组进行死后测量。在纳米线(NWs)的情况下，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，我想知道除了纳米压痕和其他现有的间接技术之外，人们在纳米力学测试方面可以提出什么新的想法。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?需要什么样的技术发展来进行这样的实验?考虑到计算能力的限制，我们如何使用实验来评估理论和计算模型?在科学史上，有没有一个例子可以作为这种挑战的典范?有什么相似之处?

既然我做了简单的工作(问了一堆问题)，我就准备好反思你的想法和评论了。

顺便说一下，《实验力学杂志》的纳米力学特刊将于明年初出版。我希望你能读到这篇文章，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，我们在JMEMS上发表了一篇论文，报告了TEM观察到发生交联的MWCNTs失效的情况。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。有人知道有什么科学杂志(物理力学)可以刊登电影吗?非常感谢。

谢谢你，小东。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。正如晓东所指出的，越来越多的期刊允许作者发布视频，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，文字描述、图形和表格作为补充材料。目前JOVE邀请所有生物科学领域的投稿。然而，到目前为止，我还没有发现任何物理科学方面的视频期刊。但我对它在不久的将来出现持肯定态度。

亨利和小冬:

现在你可以在iMechanica上发布视频了。万博manbetx平台在之前的帖子在评论中，我们讨论了利用网络视频平台，如YouTube，在iMechanica上发布视频类型内容的可能性。万博manbetx平台我写了一个循序渐进的说明《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了解更多详情。宏来，如果你愿意，你可以把你的视频上传到YouTube上，然后在iMechanica上发布。万博manbetx平台

腾

作为一个对通过柱压缩(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。由于这种规模的实验大多很难进行，而且在建模上存在很多争议，所以成立一个讨论俱乐部会很有帮助。

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
粘弹塑性复合材料又称聚合物基复合材料。
我的经验是，如果微观结构不是均匀的，它就是均匀的
很难将有意义的数据正常地、弹性地传播开来
根据载荷的不同，模量很大。

讨论的第二点是模量映射技术是否适用于粘弹-弹性复合材料?

有人能对此发表评论吗?

问候,

罗希特卡纳