锂离子电池Li_xC_6扩散性质的分子动力学模拟

采用分子动力学方法,模拟充电过程中锂离子在石墨层间的扩散行为.研究了300 K温度下石墨阳极材料的锂离子扩散性质;计算了Einstein关系下LiC_6,LiC_(12)和LiC_(18)的扩散系数,得到了Li_xC_6扩散系数与锂离子浓度的关系曲线.结果表明,在充电过程中锂离子电池的扩散系数随嵌锂浓度的变化而变化.在阶段和一阶段,扩散系数分别随浓度的增大而减小,而在LiC_(12)附近,扩散系数由于结构相变而发生较大变化.此外,通过分子动力学可视化图像显示了Li_xC_6晶体的微观结构.实验结果为锂离子电池电极变形的连续尺度模型研究提供了基础数据.     

半导体外延掺杂的深度分布——"修正的"余误差分布

在制造半导体器件的外延工艺中,外延生长时通常要掺入杂质.如果杂质的扩散系数很小,杂质在外延层中的深度分布是均匀的;如果杂质的扩散系数较大,半导体在外延生长过程中,杂质还有较明显的扩散,也会扩散到衬底中去.杂质浓度随深度分布不仅和杂质的扩散系数有关,还和外延生长速度及外延生长时间有关.从理论上推导出掺杂外延生长时杂质浓度深度分布表达式——"修正的"余误差分布;并根据该表达式绘出不同扩散系数和不同外延生长条件下的杂质浓度深度分布图;讨论了由杂质浓度深度分布确定扩散系数的实验条件.     

SrTiO3中离子自扩散参数评估

评估了在未掺杂SrTiO3中氧的自扩散数据,得出:(1)在SrTiO3晶体中,氧通过氧空位扩散,扩散最快的离子为O2-,其次为Sr2+,最慢的为Ti4+.(2)在1 098~1 623 K范围,氧分压在0.2~7.6×104 Pa内变化时,得到氧在SrTiO3晶体中的自扩散系数,而位错密度和氧分压对扩散系数影响不大.     

硫酸盐在圆形混凝土桩中扩散反应解析解

基于Fick第二定律,建立了硫酸盐在混凝土桩中的扩散反应方程.采用分离变量法和Danckwerts法,结合初始和边界条件,推导出扩散反应方程解析解.进一步考虑硫酸盐侵蚀过程中孔隙填充与膨胀裂缝对硫酸盐扩散系数的影响,提出了混凝土侵蚀劣化全过程有效扩散系数模型.基于硫酸盐扩散反应方程解析解和有效扩散系数模型,获得硫酸盐在混凝土桩中的浓度分布规律,并与试验结果对比,验证了解析解的有效性.算例分析表明:孔隙的填充对硫酸盐扩散的阻碍效果显著,而裂缝的发展促进了硫酸盐的扩散反应;水灰比越小,硫酸盐侵入深度越浅,浓度也越低.     

镍包覆铜复合粉末烧结体界面扩散行为研究

利用固相烧结法将镍包铜粉成功地制成了块状烧结体,通过SEM、XRD和EDS研究了烧结过程中镍包铜粉中界面的迁移情况.结果表明,随烧结温度升高,颗粒内原子扩散系数越大,烧结体界面迁移越容易,形成较大的晶粒,同时界面组织也比较均匀.在扩散过程中,由于镍的扩散系数比铜大,镍层扩散进入铜形成了铜镍固溶体,界面呈现单向迁移.     

氨基酸在水溶液中扩散系数的测量

氨基酸的分离及加工过程经常会涉及到扩散问题,但相关的实验数据还远远不能满足需要,因此实验测定氨基酸的扩散系数具有十分重要的意义．利用实时激光全息干涉法对氨基酸在水溶液中的扩散进行了研究,在对实验装置可靠性验证的基础上,测定了L-异亮氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸和L-精氨酸在298．15 K水溶液中的液相扩散系数,并分析了分子结构和溶液浓度对氨基酸扩散系数的影响．研究结果为优化氨基酸的分离及加工处理过程提供了一些实验依据．     

近化学计量比和同成分铌酸锂晶体中质子交换扩散系数的比较

利用不同条件下进行的质子交换和退火技术,在Z切近化学计量比和同成分铌酸锂晶体上制作了一系列平面光波导,并计算了相应的交换和退火扩散系数.实验结果表明,近化学计量比晶片中的退火扩散系数始终比同成分晶片中的值小,而两种材料中交换扩散系数的大小关系要根据交换液质量分数和交换温度而定.在交换液质量分数为0％、3％时,交换扩散系...     

超临界CO_2在致密油藏中的扩散前缘预测

国内外大部分学者认为超临界CO_2在致密油藏中的扩散是吞吐提高采收率的关键因素之一。通过设计基质-裂缝模型结合压降法搭建了测定超临界CO_2在饱和油岩芯中扩散系数的实验装置,系统研究了压力、储层物性等油藏条件对超临界CO_2扩散系数及浓度分布的影响规律,建立了超临界CO_2浓度场及扩散前缘的预测方法。实验结果表明,超临界CO_2在致密岩芯(0.06 mD)中的扩散系数为10~(-12) m~2/s数量级,扩散系数随着初始注气压力的升高而增大,最终趋于平缓,但在临界压力点附近出现最大扩散系数;扩散系数随基质渗透率和孔隙度增大而增大,随岩芯迂曲度的增大而快速递减。经过900 d扩散,扩散前缘仅前进了0.095 m,因此,在致密油藏CO_2吞吐现场作业周期内忽略扩散作用是合理的。在扩散后期,CO_2浓度梯度越来越小,扩散速度逐渐降低。     

铜和镉在淀山湖沉积物中的形态和传输研究

根据 Tessier's连续化学提取法测定了淀山湖沉积物中微量金属铜和镉的赋存形态 ,研究了它们从水体向沉积物 /水体系静态柱传输特征 ,根据非稳态扩散模型 ,测量了两者的扩散速率常数 .研究表明 ,沉积物中铜和镉的含量都低于一般沉积物的质量基准 .镉主要以可交换态存在 ,但其总量较低 ,铜主要以残渣态存在 .在该湖条件下 ,沉积物中的重金属很难溶出 .Cu2 +和 Cd2 +在沉积物间隙水中浓度与深度的关系符合方程 C(x) =C+Ae Bx ,它们的扩散速率常数分别为 0 .0 7～ 30 .6 0、0 .6 2～ 9.81mg/ (m2· h) ,扩散系数分别为 4 .4 8× 10 - 6和 3.35× 10 - 6 cm2 / s     

疲劳载荷作用下超高程泵送钢纤维混凝土的耐久性

研究了疲劳载荷作用下的超高泵送钢纤维混凝土(SFRC)的氯离子扩散规律,对相应临界疲劳循环次数作用的SFRC试件的碳化性能进行了分析.通过对疲劳试件的不同深度自由氯离子浓度和表面氯离子扩散系数的研究表明:只要疲劳次数超过某一临界值时,SFRC试件内部的氯离子含量和表面扩散系数就会随着疲劳次数的增加而增大;在相应临界疲劳循环次数作用下,SFRC试件具有较强的抗碳化能力;该SFRC具有优异的抗氯离子扩散性能和抗碳化能力.这不仅拓展了SFRC的应用领域,也为动荷载作用下的混凝土耐久性研究提供了很好的参考和依据.     

自偏置的多段曲率校正带隙基准源

典型的帶隙基准电压源电路是由CMOS工艺产生的具有负温度系数的寄生横向BJT的发射结电压VEB和具有正温度系数的热电压Vt 相补偿产生零温度系数的基准帶隙电压源。但是VEB与温度不是线性关系, 因此VREF需要被校正。本文介绍了一种高精度自偏置多段二次曲率补偿的CMOS帶隙基准电压源。采用0.5 m CMOS工艺、工作电压为3.3V,该芯片室温下功耗为94W。设计在0 oC—75 oC有效温度系数达到了0.7ppm/oC。     

非稳态条件下壤中氡浓度数理模型探讨

壤中氡具有很强的运移能力,作为一种示踪元素被广泛应用在各个领域。分析了壤中氡的运移机理,以扩散作用和对流作用为基础,建立了非稳定条件下氡及其子体在壤中运移的定解问题。求解表明,在镭-氡平衡条件下,非稳态壤中氡浓度随深度的变化可表述为2种变化规律的合成:(1)氡浓度随深度增加呈饱和指数曲线规律增长;(2)氡浓度随时间呈余弦规律振荡,其振幅为该深度氡浓度变化极差统计平均值的1/2。通过20多天壤中氡浓度连续动态监测数据拟合表明,理论预测值与实测值基本吻合,相关系数为0.62。     

Preparation of Cu-SiO<Subscript>2</Subscript> composite aerogel by ambient drying and the influence of synthesizing conditions on the structure of the aerogel

A copper-doped silica composite aerogel with high specific surface area was prepared using a sol-gel method at ambient pressure. A drying control chemical additive (DCCA) N,N-dimethylformamide (DMF) was introduced to the composite sol of tetraethyl orthosilicate (TEOS) and copper nitrate (Cu(NO3)2·3H2O) during the synthesizing process. The influence of the preparation conditions including Cu loading, catalyst concentration and heat treatment on the structure of copper-doped silica was investigated. The results showed that the obtained aerogel particles were uniformly distributed. The pore diameter was in a range of 2 to 15 nm. Heavier Cu loading benefited the formation of CuO crystalline, and reduced the specific surface area and pore diameter. When the catalyst concentration was high, the aggregation of Si-O network was reduced with the increase of it. The composite aerogel exhibited a good thermal stability after the heat treatment at high temperature.     

埋深对平坦地区天然气管道泄漏的影响研究

针对三维埋地输气管道泄漏扩散问题,对不同埋深的平坦地区天然气管道泄漏情况进行数值模拟。根据单一
变量原则在相同气候条件下,对于不同工况只针对埋深作为单一变量,对忽略埋深的准确性进行论证,并分别研究了
埋深为1.4 m 和2.0 m 工况埋深对地下、地表、和空气中泄漏的影响。研究结果表明：埋深对泄漏的影响非常大,忽略
埋深的工况与埋深为1.4 m 和2.0 m 的工况相比所得出的各项结果都有很大的误差,忽略埋深是不准确的。埋深与扩
散范围、泄漏速度、质量分数、高浓度范围成反比,埋深越小扩散范围、泄漏速度、质量分数、高浓度范围越大。     

Fabrication of nanoporous silver by de-alloying Cu-Zr-Ag amorphous alloys

Nanoporous silver (NPS) with a ligament size ranging from 15 to 40 nm was fabricated by de-alloying (Cu₅₀Zr₅₀)_100-xAg_x (x = 10at%, 20at%, 30at%, and 40at%) amorphous ribbons in a mixed aqueous solution of hydrofluoric (HF) acid and nitric acid under free corrosion conditions. Nanoporous silver ligaments and pore sizes were able to be fine-tuned through tailoring the chemical composition, corrosion conditions, and de-alloying time. The ligament size increases with an increase in Ag content and de-alloying time, but decreases with an increase in HF concentration. This phenomenon may be attributed to the dissolution of Zr/Cu and the diffusion, aggregation, nucleation, and recrystallization of Ag, leading to an oriented attachment of adjacent nanocrystals as revealed by TEM analysis.     

关于金属扩散实验新方案的研究

反映固态金属中原子的扩散现象,加深学生对金属扩散理论的理解,目前的金属学教学中有待于进一步健全“金属扩散实验”。使用高熔点的合金渗锌剂,在可以获得反映铜金属中原子显著扩散的多相薄层组织的条件下,能大大地缩短铜渗锌工艺时间。本文在此实验结果及其分析的基础上,对铜渗锌扩散实验内容进行了详细的讨论与设计,最终为金属学教学中关于“金属中原子扩散”实验提供了新的实施方法。     

Cu-Zr,Cu-Ti非晶态合金原子近邻结构的EXAFS研究

本工作用EXAFS技术测定了非晶态合金Cu_XZr_(1-X)(X=33,50)和Cu_(80)Ti_(20)中Cu原子K吸收EXAFS谱,得出了原子间距和配位数等结构参数。本文通过对上述非(?)态合金EXAFS数据的分析,给出了Cu_XZr_(1-X)和Cu_XTi_(1-X)体系中化学短程有序的研究结果。当Cu原子含量为50％时,体系中不显示化学短程有序,Cu原子的含量增加,此类非晶态合金中异类原子趋子互相结合;Cu原子的含量低于50％时,同类原子倾向于互相结合。     

Fast and accurate measurement of diffusion coefficient by Taylor’s dispersion analysis

This investigation aimed at improving the performance of Taylor's dispersion analysis for the fast and accurate measurement of diffusion coefficient of a minute solute in various solvents. The investigation was carried out on a capillary electrophoresis instrument by monitoring the UV absorption peak of a solute pulse and calculating the diffusion coefficient by peak efficiency. With L-phenylalanine as a main testing solute, some key factors were afterward disclosed including especially the capillary size, carrier flow velocity, injection volume and capillary conditioning. Peak tailing, large volume of sample injection and slow migration were found to underestimate the diffusion coefficient while very fast migration and high sample concentration caused overestimation. At a moderate flow velocity of 0.1―1 cm/s with a capillary of 72.44 μm I.D.×60 cm (50 cm effective) maintained at 25℃, the diffusion coefficient of aqueous L-phenylalanine was determined, giving a value of 7.02×10-6 cm2/s with error＜2% and relative standard deviation＜0.2% (n=3). The method was shown to be applicable to the measurement of various samples such as aqueous phenylalanine, acetone, phenol, toluene and benzene, and nonaqueous benzene (in ethanol or 1-butanol).     

纳米晶与非晶Mm(NiCoMnAl)_5结构及氢扩散系数研究

通过循环伏安法测定了纳米晶态与非晶态Mm(NiCoMnAl),贮氢合金电极中的氢扩散系数,并利用XRD、TEM和SAED对贮氢合金进行了结构表征.结果表明:纳米晶合金比非晶合金具有更高的结晶度和细小的晶粒尺寸,大量的晶界为氢原子提供了良好的扩散通道,有利于氢在合金中的扩散,提高了合金电极中氢的扩散系数.