表面效应对纳米线电极屈曲失稳的影响

摘要

纳米线电极在充/放电过程中引起电极的屈曲失稳行为可能会对结构造成力学损伤.本文针对纳米线电极结构,建立了包含锂扩散、应力、浓度影响弹性模量的多场耦合理论模型.基于构建的模型,研究了表面效应对纳米线电极屈曲失稳的影响.结果表明表面效应能够提高纳米线电极的抗屈曲性,延迟纳米线电极的临界屈曲时间.同时,表面效应的影响表现出半径尺寸和长细比的依赖性,即随着电极半径尺寸的增大而减小,而随着电极长细比的增大而增大.此外,模型还显示,在有表面效应的条件下,相对于弹性硬化属性的纳米线电极,具有弹性软化属性的电极因为具有更好的抗失稳性而更适宜作为电极材料.研究结果为纳米线电极的力学可靠性设计提供了一定的帮助.