大连理工发展微纳米体系表面弹性新理论

本报讯（记者刘万生 通讯员张平媛）近日，大连理工大学运载工程与力学学部郭旭课题组关于微纳米体系表面弹性理论的最新研究成果在《固体中的力学与物理》上发表。

在该研究中，研究人员从无轨道密度泛函理论出发，利用渐进分析方法精确刻画了自由边界引起的边界层效应，发展了一套基于连续统，并可有效描述微纳米体系表面弹性性质的新理论框架。该理论不仅为经典表面弹性唯象理论提供了坚实的物理基础，而且对相关领域若干争议性问题给出了基于量子力学视角的解释。此外，他们基于理论还推导出了一个能够反映尺寸效应的表面能公式。

研究还发现，当体系具有较大的表面积—体积比时（通常在微纳米尺度下呈现），其力学行为较之于宏观尺度体系有显著不同。研究人员还从无轨道密度泛函理论出发，使经典模型中出现的所有本构参数都得到了具有明确物理意义的显式表达。特别是在新理论所给出的系统总能量中，表面能密度表达式由一恒正的电子云密度法向导数项与一恒负的表面电势法向导数项叠加而成。这一发现充分揭示了纳米体系表面能可正可负现象背后所蕴含的物理机制。