1. 研究目的与意义
随着纳米螺旋技术在当代社会的高度应用，必须充分挖掘纳米螺旋的潜在性质。纳米结构在实现纳米电子器件及其集成上具有绝对优势，在纳米结构机械性质的研究方面，纳米螺旋的弹性性质备受关注，该性质使得纳米螺旋可用来作为钻孔机、镊子、弹簧、电感、悬臂、传动器、振荡器、发动机、缓冲装置、磁场探测器、化学生物传感器、弹性能储存器件以及电磁波吸收装置等。在影响纳米螺旋弹性性质的各个物理量中，胡克常量最能直接并且精确的表示纳米螺旋的弹性性质。基尔霍夫模型被普遍用来研究连续细杆的静力学和动力学，比如dna结构弹性，藤蔓植物纠缠，缆绳卷曲等。因为一些螺旋纳米结构为无定型连续结构，所以可以利用基尔霍夫模型来研究其胡克常量即机械性质。
纳米螺旋结构是材料、物理、化学等领域研究人员关注的焦点。利用kirchhoff细杆模型来研究纳米螺旋机械性质，帮助实验分析材料的胡克常量：首先在基尔霍夫的理论中，杆是由一个个小段组合而成的。每一段通过相连段的接触力连接在一起。在每一段上应用角动量守恒定律的经典方程式可以获得杆静力学和动力学的一维微分方程，由此可以把介质在微小弯曲处的近似值和局部横截面的半径进行比较。其次推导弹性常数，通过碳纳米螺旋的负载实验测量得到的几何参量可以计算得出负载力（负载力等于旋臂弹性常数乘上其位移）与拉伸响应的关系以及弹性常数与伸长量之间的变化关系。最后通过基尔霍夫理论相关的方程计算验证了纳米弹簧材料的两种性能，即杨氏模量e和泊松比率。
本课题旨在利用kirchhoff理论来研究纳米螺旋的胡克常量，从而将纳米结构更好的应用于微纳米电子机械系统，为今后实验研究纳米螺旋胡克常量及其在微纳米器件中的应用提供了可靠的参考。
2. 研究内容和预期目标
微纳材料作为构成微纳米电子机械系统的基本元件，已经成为材料、物理、化学等领域研究人员关注的焦点。本文将利用kirchhoff细杆模型来研究纳米螺旋机械性质，帮助实验分析材料的胡克常量、杨氏模量和泊松比等材料性质。
研究内容：
1、把介质在微小弯曲处的近似值和局部横截面的半径进行比较；
3. 研究的方法与步骤
文献研究法：根据一定的研究目的或课题，通过调查文献获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究的问题。 数学物理方法：用物理、数学工具对研究对象公式进行一系列的推导及量的处理，从而作出正确的说明和判断。 步骤： 一、了解纳米螺旋机械性质，即掌握 1． 纳米结构发展与其应用 2． 纳米螺旋机械实验发展概况 二、了解Kirchhoff细杆模型，进行基本公式的推导 三、利用Kirchhoff细杆模型来研究纳米螺旋的胡克常量。 |
4. 参考文献
1. 袁哲俊.纳米科学与技术.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005.1～5.
2. 张莉莉，蒋惠亮，陈明清，等.纳米技术与纳米材料.日用化学工业，2004，34（2）：123～126
3. 李凤生.超细粉体技术.北京：国防工业出版社，2000.
5. 计划与进度安排
1. 第七学期1418周: 学生网上选题，视学生选题情况作适当调整。选题结束，指导老师向学生下达任务，学生根据要求收集资料。
2. 1920周：指导教师完成毕业论文任务书的填写。
3. 第八学期1周2022年3月2日-3月6日：毕业论文工作动员，组织指导老师和青年教师进行交流、培训。
