表面在小尺度下材料变形中起着重要的作用。当材料样品尺寸降低至微米以下甚至纳米尺度时，其强度会随尺寸的减小而急剧升高，这就是通常所说的“尺寸效应”。随尺寸的减小，表面占比也急剧上升。小尺寸材料的高强度与表面在变形中所起的作用也有重要关联，此前人们仅从尺寸效应角度认识这一现象虽然直接，但显然不够全面。人们为解释尺寸效应提出了一些理论，其中位错匮乏理论只是将表面描述为位错形核和湮灭的位置，并没有涉及表面在变形中所起的其他作用如与位错的弹性交互作用。且从根本上来说，由于尺寸效应只包含比表面积大小这一个变量，使得人们并不能完全理解表面在小尺寸材料变形中的重要性。通过研究表面状态这一变量对材料变形的影响，即研究表面效应，我们可以更全面地理解表面在小尺寸晶体材料变形中的重要作用。块体纳米多孔金作为一种新型纳米材料，与用于研究尺寸效应的微柱相比，它不仅具有相当甚至更高的比表面积，而且还是宏观尺度材料。因此，通过对纳米多孔金进行宏观尺度力学性能测试即可获得纳米尺度金属的力学响应，这为定量研究小尺寸金属强度的表面效应提供了机会。本论文通过调控单分子层氧的吸附与脱附对纳米多孔金流变应力的影响来研究表面效应。以孔棱尺寸在9 nm到2μm之间变化的块体纳米多孔金为研究对象，采用电化学环境下原位压缩的方式，成功测得表面效应并系统研究了表面效应随结构尺寸的变化规律。在对表面效应研究的基础上，我们还结合尺寸效应全面分析了晶体材料变形机制随尺寸的变化，进一步认识了表面在小尺寸晶体材料变形中的重要性。主要结果如下:　　1.纳米多孔Au中表面效应随尺寸的变化趋势　　(1)表面单分子氧吸附会使纳米多孔Au孔棱的流变应力升高，流变应力升高的幅度随孔棱尺寸的改变会发生变化，大体呈三个阶段:结构尺寸L＜100-200 nm时，表面吸氧使得流变应力升高约为27％且不随尺寸变化;结构尺寸L＞1-2μm时，改变表面状态对流变应力的影响不显著;结构尺寸在100-200 nm和1-2μm之间时，随着孔棱尺寸的减小，流变应力改变的幅度逐渐增大。　　(2)为更好地描述表面效应，我们将改变表面状态前后流变应力的比值画在对数坐标轴上，由图线可看出L＞1-2μm和L＜100-200 nm两个平台区以及这之间的过渡区。引入类Hall-Petch关系描述孔棱流变应力后我们发现，改变表面状态会改变关系式中的k值而不影响指数β。具体来说:L＞1-2μm时，βos=βcs且kos/kcs=1; L＜100-200 nm时，βos=βcs且kos/kcs=1.27;100-200 nm＜L＜1-2μm时，表面效应随尺寸减小变得更显著，kos/kcs从1逐渐增加到1.27。　　2.小尺寸晶体材料中的尺寸效应　　(1)通过引入有效相对密度修正孔棱流变应力，我们使用大样品尺寸的块体纳米多孔Au样品补全了L在100-200 nm与1-2μm之间的流变应力值，结合之前对纳米多孔Au以及Au微柱中尺寸效应的研究，在以结构尺寸为横坐标的对数坐标系中，我们确认流变应力的斜率值会随尺寸的增加发生变化，从-0.34变化到-0.61，也就是说类Hall-Petch关系中的指数β在100-200 nm与1-2μm之间会从0.34变化到0.61。　　(2)我们还在孔棱尺寸为400nm以上的样品中发现了明显的加工硬化现象。结合文献中孔棱流变应力与应变的关系，本论文认为L＜100-200 nm时纳米多孔Au孔棱的加工硬化现象不显著，当L＞100-200 nm时孔棱的加工硬化比较明显。　　3.小尺寸晶体材料变形机制的转变　　综合我们由纳米多孔Au中的表面效应和尺寸效应得到的结果，我们确认了在100-200 nm＜L＜1-2μm这样一个区间内存在变形机制的转变。具体来说:当尺寸L＜100-200 nm时，材料变形具有位错匮乏的特征，此时体相位错缺乏交互作用和增殖，变形受位错与表面的交互作用控制，对数坐标轴上流变应力随晶体尺寸的改变满足斜率为-0.34的线性关系，即β为0.34;当尺寸L＞1-2μm时，材料加工硬化显著，此时晶体材料的变形与宏观大尺寸材料类似，受位错交互作用控制，β值为0.61;在这两个尺寸之间，材料的变形机制由位错交互作用控制转变为受位错与表面相互作用控制。同时我们还发现改变表面状态只改变k值而并不改变β值，同时，β值的变化与晶体材料的尺寸变化有关，即类Hall-Petch关系式中的七反映的是表面效应，而β值反映的是尺寸效应。