微/纳米复合材料结构的界面/表面、尺度及边缘效应

物质界面/表面表现出与其体部分不同的力学性能。在沿与界面/表面垂直的厚度方向上，界面/表面附近材料的应力﹑应变﹑位错分布等都急剧地变化并趋同于体部分的性能。这种变化反映在控制方程里。在与界面/表面平行的长度和宽度方向，微结构的尺寸影响以边界条件的形式体现（边缘效应）。一些模型，如Shear-Lag（S-L）和Lap-Shear（L-S）模型抓住了复合材料结构的界面/表面性能的在不同材料层间传递应力的本质。S-L模型里的界面参数是可变的拟和参数。选择适当的参数，S-L模型的计算结果与实验符合的很好。但S-L模型本身并未对这些界面参数给出任何物理意义上的解释。我们试图发展和深入的研究是将粗糙度，粘附力等因素体现在界面层的影响里。在微电子薄膜/衬底的复合材料结构里及新近发展的用于DNA测序的超细复合材料微结构，该工作对微复合材料结构的变形，应力分布，结构可靠性等方面有直接的应用和学术意义。