Si原子在Si(001)表面及其台阶附近扩散的分子动力学模拟

采用Stillinger-Weber势,利用分子动力学方法模拟了Si原子在Si(001)表面和该表面单层台阶附近扩散的动力学过程。(1)给出单个Si原子在Si(001)表面垂直于二聚体排方向扩散的扩散路径和扩散机制。Si原子在Si(001)表面垂直于二聚体排方向扩散能够减弱Si原子在Si(001)表面扩散的各向异性。(2)模拟不仅给出与以往文献中原子从SA台阶下台面扩散到上台面相同的扩散路径而且还给出原子从成键的SB台阶上台面扩散到下台面的一种新的扩散机制:增原子通过与表面原子之间的交换。从而解释实验上观察到的Si(001)表面双层原子台阶形成的机制。无论是单个Si原子在Si(001)表面垂直于二聚体排方向扩散还是在Si(001)表面的单层台阶附近扩散,增原子和表面原子之间的交换机制都起着重要的作用。     

颗粒物质随机Packing现象的研究

通过分子动力学模型,数值模拟了二维系统中颗粒物质的堆集过程以及系统的覆盖率.考虑了边界为正方形和圆形两种不同情况,我们发现都出现多晶结构,与系统边界无关.在系统趋于饱和状态的情况下,系统粒子数越多,覆盖率越大.在粒子数相同的条件下,正方形边界的覆盖率要比圆形边界的覆盖率大.     

分子动力学模拟计算钙钛矿型CaSiO_3解压缩过程的红外振动谱

对钙钛矿型CaSiO3从高压下解压缩变成非晶态的过程进行了分子动力学模拟,模拟所得的压力-体积关系与实验值符合较好.利用不同压力下的平衡构型计算了红外振动频谱,给出了六张振动频谱图.这些频谱图的变化与结构的变化完全一致,也与配位数的变化一致.从谱图上,观察到了非晶态出现的特征和钙钛矿型结构崩溃的迹象.多非晶形性转变是在压力非晶化后才出现的,这是一个新论点.     

管径和氮掺杂对纳米管中氧气分子传输的影响

利用分子动力学模拟,通过构造不同管径的碳纳米管（直径分别为5.4,6.8,8.1 和9.5）,研究管径和氮掺杂（50%掺杂）对于纳米管中氧气分子传输的影响. 结果表明,管径越大越利于氧气分子的传输,氮掺杂也可以促进氧气分子的传输.     

基于TKX-50的PBXs含能材料力学性能计算模拟

在含能材料中添加高分子粘结剂来制备高聚物粘结炸药(PBXs)是改善其力学性能的一种重要手段.含能材料1,1'-二羟基-5,5'-联四唑二羟胺盐(TKX-50)具有高储能、高爆速、低灵敏度和低毒性等特点.将TKX-50分别与HMX和RDX混合得到TKX-50/HMX混合体系和TKX-50/RDX混合体系.该文利用分子动力...     

不同温度下管线钢氢脆的多尺度综合试验研究

针对氢能源管道储运过程中的氢脆问题，设计电化学充氢条件下的X80管线钢临氢行为综合测试试验，实测温度对管线钢氢脆敏感性的影响。结果表明：氢扩散系数和钢内壁氢浓度随着温度的升高而增加；315 K下X80管线钢的断后伸长率及断面收缩率最小，氢脆指数最高；试样断口形貌呈脆性断裂特征。分子动力学模拟结果进一步表明，315 K下裂纹尖端的位错和孪晶释放极少，因此诱发了脆性扩展行为。     

氧化石墨烯及多聚磷酸复合改性剂对沥青自愈合性能的影响

为了研究氧化石墨烯（graphite oxide,GO）和多聚磷酸（polyphosphoric acid,PPA）复合改性剂对沥青自愈合性能的影响,利用Materials Studio软件构建基质沥青和GO/PPA复合改性沥青的分子模型,通过密度、溶解度和玻璃化转变温度对建立的沥青模型进行合理性验证;在2组沥青之间插入1 nm的真空层以表示疲劳损伤后产生的微裂缝,研究基质沥青和GO/PPA复合改性沥青在不同温度下的自愈合过程,并以扩散系数、活化能和指前因子为指标对两者的自愈合能力进行了评价;最后通过动态剪切流变试验验证模拟结果的准确性。结果表明：随着温度的升高,基质沥青和GO/PPA复合改性沥青中的微裂缝可以更快速修复;与基质沥青相比,GO/PPA复合改性沥青的扩散系数更大,因此具有更高的自愈合效率。研究成果有助于加深对GO/PPA复合改性剂自愈合效果的理解,为后续类似研究提供理论依据。     

分子动力学在耐火材料研究中的应用进展

对分子动力学的基本原理进行了简介，综述了国内外学者通过分子动力学方法研究耐火材料的进展。在耐火材料的界面结合机制研究中，分子动力学可以计算界面结合能、界面键弛豫等物理量，能够从理论角度更准确地理解界面性能和界面行为。在耐火材料的抗渣性研究中，分子动力学可以分析高温熔渣中不同粒子对的键长、键角、配位关系，以及熔渣体系中的氧离子种类和微结构单元种类的分布。在耐火材料的热学性能研究中，分子动力学可以模拟超临界、深过冷等环境，测量实验中无法获得的物理量，进而从微观角度解释实验现象。分子动力学模拟具有计算速度快、模拟结果与实验结果误差小、研究成本低等优势，为耐火材料的设计和开发提供了数据支撑和理论指导。