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热电材料是能够实现热能与电能相互转换的新型功能材料,由热电材料做成的器件具有清洁、环保、无污染的特点,具有广泛的应用前景,在众多热电材料体系中,Bi2Te3基热电材料是最早得到商业化应用的热电材料。在热电器件的服役环境中,热电材料不可避免要长期处于循环热应力的荷载中,这将导致热电材料的力学稳定性逐步下降,进而最终导致材料的失效破坏。因而,研究Bi2Te3基热电材料的力学性能对该类材料的工业化应用具有重要的理论指导依据。本文主要研究Bi2Te3材料的压缩和剪切性能,揭示结构内的范德华力层对Bi2Te3热电材料力学性能的影响规律及其机理,为开发高效稳定的Bi2Te3基热电器件提供了重要理论指导依据。 研究结果表明,Bi2Te3结构中相邻两层Te1-Te1原子间的范德华力对材料的变形与破坏行为起着主导作用,并直接导致了材料欠佳的机械稳定性。其中压缩性能方面,范德华力层两侧原子间距限制着其对z轴压缩的承载能力,故在该方向的加载不具备应变率敏感性,仅仅只受应变大小影响;而与之相对的是,加载速率同时影响着x轴压缩时范德华力层的分离以及随后的结构失稳破坏,因此该过程中应变率效应异常突出。而在剪切性能方面,该层较弱的连接导致结构受载后较易沿该层发生滑移,最终引起结构的脆性破坏。而且不同于z向压缩,剪切存在较明显的应变率效应:随着应变率增大,结构内原子难以短时间恢复稳态,进而使得极限应力和断裂应变相应上升。同时根据Bi2Te3这种易于滑移的特性,大胆猜测其可能具有塑性转变的潜质。当然,本文仅仅只是对Bi2Te3基热电材料的力学性能的初步探究,尚有大量问题有待解决,尤其是关于分子动力学模型的改进上,大变形与多晶体系的建立仍然是今后长期工作的重中之重。