与非平衡问题相关的尺度效应:场与微粒

摘要： 纳米技术的出现,使我们有必要更好 地了解,在原子水平上材料微结构的变化是如何影响和控制着材料的宏观性能.这一 挑战涉及到许多以前不曾考虑和不曾了解的现象.其中,位错理论的基础现在知道是 有问题的.宏观尺度下采用的简化假设,也许不能用于微观和纳米尺度.尺度效应的 含义,涉及到物理系统的非均质和非平衡特性.宏观尺度下的均匀与平衡特性,在材 料的物理尺度减少到微米量级时就不再保持了.这些基本观点不能够为了方便而随 意到处使用,因为这会改变预测的结果.更令人不满的是在建立物理模型时缺乏一致 性.由此产生的问题是在确定制造过程中的有关参数时无能为力,导致由于成本过高 而不切实际的终端产品.先进的复合材料和陶瓷材料就存在这样的问题.本文将要讨 论的是在原子尺度与连续介质尺度下应用理论模型时存在的潜在问题,而不是去揭 示自然的真相.主要讨论微粒,均匀连续介质或者两者的结合.尺度效应问题当前的 发展趋势,趋向于在有或者没有时间效应的情况下寻找材料微结构的不同特征尺寸. 从原子模拟模型中将了解到许多情况,原子模拟计算将揭示计算结果如何随着边界 条件和尺度变化而不同.量子力学,连续介质力学和宇宙模型证明,没有普遍适用的 方法.当前的主要兴趣也许是针对多尺度物理问题在技术上建立更高的精度,以得到 一个更好的表达结果